Низкочастотные излучения естественного и искусственного происхождения в высоких широтах тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.03 ВАК РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РГ6 ОД На правах рукописи

ПАШИН Анатолий Борисович

НИЗКО ЧАСТОТНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО И ИСКУССТВЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В ВЫСОКИХ ШИРОТАХ

Специальность 01.03.03 - гелиофизика и физика солнечной системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена в Полярном геофизическом институте Кольского научного центра Российской Академии наук

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат физико-математических наук Ляцкий В.Б.

доктор физико-математических наук Сергеев В.А.

кандидат физико-математических наук Благовещенская Н.Ф.

Научно-исследовательский радиофизический институт, г. Нижний Новгород

Защита состоится сУ/;//г'/>1"199 А г. в " //" час. на

заседании Диссертационного совета Д 063.57.51 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук в Санкт-Петербургском государственном университете по адресу:

199034, Санкт-Петербург, Университетская набережная, 7/9

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГУ. Автореферат разослан " /* С/(/ (У 1997 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета кандидат физико-математических наук

Зайцева С.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертации исследованы особенности проявления высокоширотных источников отдельных типов иррегулярных пульсаций геомагнитного поля и некоторые вопросы генерации низкочастотных излучений при модулированном нагреве ионосферных электронов мощным наземным ВЧ передатчиком.

Актуальность. Изучение физических процессов в ближнем космосе остается одной из наиболее быстро развивающихся областей физики. Магнитосфера и ионосфера представляют собой уникальную лабораторию для изучения плазмы, поэтому фундаментальные исследования явлений в магнитосферно-ионосферной системе имеют первостепенную важность. С началом космической эры практическая деятельность человечества все чаще вторгается в магнитосферу и ионосферу, превращая их в среду обитания человека. Проблема обеспечения этой деятельности - повышение надежности радиосвязи, обеспечение работоспособности спутниковых систем и радиационной безопасности - является важнейшей прикладной задачей, решение которой невозможно без фундаментальных исследований физических процессов в ближнем космосе.

Особый интерес представляет изучение возмущений в магнитосферно-ионосферной системе. Возмущения, различающиеся по своей природе, имеют различные пространственные масштабы -от десятков километров до нескольких земных радиусов, и длительность - от нескольких секунд до суток. В спектре возмущений низкочастотные (НЧ) излучения занимают относительно небольшой частотный диапазон. Однако изучение этого класса явлений исключительно важно; одним из возможных применений НЧ эмиссий является диагностика ионосферной и магнитосферной плазмы. Другой причиной, обуславливающей важность исследований НЧ возмущений, является их связь с другими, более сложными явлениями. Это дает возможность, с одной стороны, прослеживать сложные явления по НЧ излучениям, с другой стороны, генерация низкочастотных эмиссий должна быть неотъемлемой частью феноменологических или физических моделей сложных возмущений магнитосферно-ионосферной системы.

Новые возможности изучения низкочастотных излучений и диагностики плазмы магнитосферно-ионосферной системы дает их искусственная генерация. Одним из способов возбуждения НЧ эмиссий является нагрев ионосферных электронов мощным

модулированным наземным высокочастотным (ВЧ) передатчиком. Возмущения ионосферной проводимости на частоте модуляции приводит в присутствии ионосферного электрического поля к генерации НЧ эмиссий с известной геометрией источника. Знание параметров источника трудно переоценить как для задач диагностики ионосферной плазмы, так и для изучения процессов взаимодействия ионосферных электронов с полем ВЧ волны.

Интерес к изучению проявлений и генерации низкочастотных излучений не падает. С 1993 года возобновлено проведение активных экспериментов на нагревном стенде Тромсё, ежегодно проводится Европейские семинары по нагреву. Обычно широко представлена тематика по изучению низкочастотных возмущений как на геофизических, так и на радиофизических конференциях.

Цель работы - изучение проявления высокоширотных источников иррегулярных пульсаций магнитного поля и некоторых вопросов генерации низкочастотных возмущений при модулированном нагреве ионосферных электронов мощным наземным ВЧ передатчиком.

Научная новизна. По степени новизны полученные в работе результаты можно разделить следующим образом:

1) Экспериментальные результаты, полученные благодаря уникальным геофизическим экспериментам (двумерное распределение амплитуды и поляризации Р'й пульсаций в области активизации сияний, эквивалентная токовая система геомагнитных пульсаций Р)2, выводы, касающиеся природы вариаций интенсивности сияний и одновременных магнитных пульсаций);.

2) Исследования подобного рода ранее проводились, но не были достаточны (численная модель генерации искусственных магнитных пульсаций при модулированном нагреве ионосферных электронов, расчеты возмущений проводимости и амплитуды искусственных магнитных пульсаций для различных профилей электронной плотности при модулированном нагреве ионосферных электронов);

3) Исследования такого рода ранее не проводились (магнитные пульсации, связанные с квазипериодическими импульсными увеличениями электронной плотности, исследование эффективности генерации искусственных НЧ возмущений для различных профилей электронной плотности, изучение гармоник вариаций проводимости при нагреве электронов мощной ВЧ волной, промодулированной по синусоидальному закону).

Практическая ценность работы состоит в том, что удалось выделить ряд существенных особенностей в поведении параметров иррегулярных магнитных пульсаций в связи с развитием сопровождающих их явлений. Показанные новые диагностические возможности иррегулярных пульсаций могут быть использованы при изучении суббуревых интенсификации.

Численная модель генерации магнитных пульсаций используется для экспериментальных исследований генерации НЧ эмиссий на нагревном стенде Тромсё. Разрабатываются методы, основанные на регистрации искусственных НЧ возмущений, позволяющие проводить диагностику электронной плотности в нижней ионосфере и ионосферного электрического поля. На основе численной модели проведена работа по изучению возмущений на частотах кратных частоте модуляции нагревной волны.

Реализация работы. Результаты работы использовались при написании монографий: "Физика авроральных явлений" (ред. Брюнелли Б.Е. и Ляцкий В.Б.) Л., Наука, 1988; "Магнитосферно-ионосферная физика. Краткий справочник" (ред. Мальцев Ю.П.), Санкт-Петербург, Наука, 1993. Результаты, полученные в гл. 2 и 3, используются при планировании и проведении нагревных экспериментов, проводимых в Тромсё научной ассоциацией Е18САТ.

Апробация. Результаты исследований представлялись на ежегодных всесоюзных (всероссийских) семинарах, проводимых в ПГИ (Апатиты); всесоюзном совещании по итогам выполнения проекта МИМ (Ашхабад, 1981); всесоюзном семинаре "Перспективы исследований геомагнитных пульсаций" (Иркутск, 1984); международном симпозиуме "Полярные геомагнитные исследования" (Суздаль, 1986); международной конференции по суббуре (1С5-1) (Кируна, 1993); IV симпозиуме ШШ по искусственной модификации ионосферы (Уппсала, 1994); международной конференции "Проблемы геокосмоса" (Санкт-Петербург, 1996); Европейских семинарах по нагреву (Нижний Новгород, 1993, Мурманск, 1994, Тромсё, 1995); Ассамблеях МАГА (Эдинбург, 1981, Гамбург, 1983, Прага 1985, Боулдер, 1995).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ.

На защиту выносятся:

1. Двумерное распределение амплитуды и поляризации Р'й пульсаций в области активизации сияний.

?.. Экниняпр.нтняя тпгпвяп щтгтемп гр.пмпгнитиыу пуньгииий Р'О. и

объяснение наблюдаемой поляризации пульсаций из-за ее азимутального движения.

3. Природа вариаций интенсивности активных сияний в диапазоне Р11 и их отсутствие в диапазоне Р12.

4. Новый тип геомагнитных пульсаций, связанных с квазипериодическими импульсными увеличениями электронной плотности.

5. Численная модель генерации искусственных магнитных пульсаций при модулированном нагреве ионосферных электронов мощной ВЧ радио волной.

6. Расчеты возмущений проводимости и амплитуды искусственных магнитных пульсаций для различных профилей электронной плотности.

7. Результаты исследования эффективности генерации искусственных НЧ возмущений для различных профилей электронной плотности.

8. Результаты изучения вариаций проводимости на частотах кратных частоте модуляции при нагреве электронов мощной ВЧ волной, промодулированной по синусоидальному закону в диапазоне 1-100 Гц.

9. Расчеты и результаты исследования гармоник вариаций проводимости для ОНЧ диапазона на примере частоты модуляции 1375 Гц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Диссертация содержит 126 страниц машинописного текста, 34 рисунка, 1 таблицу, библиографию из 81 наименования.

Во Введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель работы, основные положения, выносимые на защиту, кратко изложено содержание работы.

В Первой главе приведены результаты исследования высокоширотных источников иррегулярных магнитных пульсаций и сопутствующих им явлений.

Параграф 1.1 посвящен обзору результатов исследований высокоширотных проявлений иррегулярных магнитных пульсаций, опубликованных в отечественной и зарубежной печати. Приведены основные особенности высокоширотной магнитосферно-ионосферной системы, оказывающие влияние на наблюдаемые на земной поверхности магнитные пульсации. Изложены наиболее характерные свойства Pi2 и PilB пульсаций, особое внимание обращено на их связь с развитием суббури. Обсуждаются диагностические возможности этих типов магнитных пульсаций.

В параграфе 1.2 приведены результаты экспериментальных исследований иррегулярных пульсаций магнитного поля Pi2 и явлений их сопровождающих.

По данным двумерного массива магнитометров, работавшего в Скандинавии в период МИМ, и комплексных наблюдений высокоширотных геофизических явлений исследовались геомагнитные пульсации Pi2. Изучалось распределение амплитуды и поляризации Pi2 пульсаций в области активизации полярных сияний. Максимум амплитуды этого типа пульсаций располагается в области, где яркие сияния образуют авроральную выпуклость. Направление вращения горизонтального вектора Pi2 в этой области меняется как вдоль меридиана - вблизи активной дуги сияний, так и в направлении восток-запад - вблизи меридиана западного края авроральной выпуклости.

Построена эквивалентная токовая система геомагнитных пульсаций Pi2, представляющая собой токовый вихрь, меняющий направление через полпериода пульсаций. Для пульсирующей токовой системы ожидается линейная поляризация возмущений. Чтобы объяснить эллиптическую поляризацию пульсаций, предложена гипотеза о движении токовой системы Pi2 в западном направлении. Это приводит к смене поляризации по разные стороны от траектории движения центра токового вихря. Движение токовой системы с вытягиванием в долготном направлении приводит к формированию четырех областей с различным направлением вращения горизонтального вектора возмущения. Оценки величины эффекта показывают, что при скоростях движения источника пульсаций 1 км/с наблюдаемая поляризация должна существенно отличаться от линейной.

Параграф 1.3 посвящен совместному изучению вариаций интенсивности сияний по данным телевизионной съемки сияний, проводившейся в Апатитах, и регистрации магнитных пульсаций в обе. Ловозеро и на цепочке финских флюксметров. Показано, что

вариаций интенсивности активной дуги сияний в диапазоне Р12 не наблюдается. В диапазоне РП обнаружены отчетливые вариации яркости сияний, которые хорошо коррелируют с магнитными пульсациями РПВ. Вариации интенсивности сияний связаны с

мелкомасштабными неоднородностями активной луги_пияний,—

пульсаций яркости активной дуги сияний как целого не наблюдается.

В параграфе 1.4 представлены результаты изучения магнитных вариаций на разнесенных по долготе станциях, связанных с импульсными квази-периодическими увеличениями электронной плотности, зарегистрированными Е18САТ радаром. Показано, что максимум возмущения на восточной станции систематически запаздывает по отношению к максимуму на западной. Возможным объяснением такого запаздывания является движение источника ионизации - области высыпаний энергичных электронов - в восточном направлении. По данным вариаций электронной плотности и магнитным вариациям оценены размеры области высыпаний (100 км) и скорость ее перемещения (20 км/с). Движение источника ионизации со скоростью отличной от скорости дрейфа приводит к тому, что область повышенной проводимости не совпадает с областью высыпаний, при ее быстром движении образуется хвост повышенной проводимости, где возмущенная электронная плотность медленно уменьшается по закону рекомбинации. Рассчитанные магнитные возмущения, создаваемые движением такой неоднородности, находятся в разумном согласии с наблюдаемыми.

В параграфе 1.5 подводятся итоги исследования высокоширотных источников иррегулярных магнитных пульсаций и сопутствующих им явлений.

Вторая глава посвящена исследованию генерации искусственных магнитных пульсаций при нагреве электронов мощным модулированным наземным ВЧ передатчиком.

В параграфе 2.1 представлен обзор результатов исследований процессов генерации искусственных низкочастотных возмущений. В обзоре отражена приоритетная роль отечественных ученых, разработавших теорию генерации НЧ возмущений и получивших первые экспериментальные результаты. Обсуждены новые возможности активных экспериментов на нагревной установке в Тромсё, связанные с использованием для диагностики параметров ионосферы радара некогерентного рассеяния.

Параграф 2.2 посвящен системе уравнений, описывающих взаимодействие ВЧ волны с ионосферными электронами, и их численному решению. Главной особенностью этих уравнений является зависимость коэффициента поглощения волны и потерь энергии электронами от электронной температуры. При определенных значениях мощности волны рост электронной температуры носит нелинейный характер, так как увеличение поглощения волны играет роль положительной обратной связи. Уравнение теплового баланса для электронов преобразуется в нелинейную систему уравнений, решение которой в тонких однородных слоях толщиной 0.5 км, на которые разбита ионосфера от 60 до 150 км, дает профиль возмущенной температуры. Возмущение электронной температуры модифицирует частоту столкновений электронов с нейтральными частицами и через температурную зависимость коэффициента рекомбинации электронную плотность. Изменение электронной плотности определяется из решения уравнения баланса электронной концентрации.

В параграфе 2.3 представлены результаты расчетов возмущений проводимости для различных профилей электронной плотности; параметры нагревной волны, использовавшиеся в расчетах: эффективная мощность 200 МВт, о-мода, частота 2.8 МГц. Модификация частоты столкновений электронов и электронной плотности происходят с различными характерными временами, если время изменения частоты столкновений электронов <1 тс, то заметные вариации электронной плотности происходят за десятки секунд. Оба этих фактора изменяют ионосферную проводимость, поэтому расчеты ее возмущений проводились для двух значений длительности нагревного импульса. При воздействии на ионосферу короткими импульсами возмущения проводимости - отрицательные для проводимости Холла и положительные для проводимости Педерсена - происходят в интервале высот 80-100 км. Важным условием для получения значительных возмущений проводимости является достаточно большая величина электронной плотности на высотах 80-90 км. При длительном нагреве электронов эффект модификации проводимости смещается на большие высоты. Величина возмущений интегральной проводимости при длительности нагревного импульса 200 с существенно растет при уменьшении электронной плотности в D-области. Амплитуды искусственных магнитных пульсаций Moiyr достигать: для герцового диапазона 4 рТ и для периода модуляции 200 с 1 пТ.

Полученные в наших расчетах результаты, демонстрирующие, что для эффективной генерации низкочастотных возмущений с периодом < 1 с, связанных с модификацией только частоты столкновений, необходим довольно развитый Е)-слой ионосферы, противоречат результатам ряда публикаций. Рассмотрение рпчмуте.тгй пргтпгтмпгтм, ипрмироппшплх-на величину электронной плотности, позволяет дать объяснение этого результата на физическом уровне. Модификация ионосферной проводимости за счет изменения частоты столкновений возможна только на высотах, где электроны замагничены. С другой стороны, возмущенная частота столкновений должна возрасти до величины порядка электронной шрочастоты, чтобы существенно изменить характер проводимост. Экспоненциальное спадание с высотой плотности нейтральных частиц приводит к тому, что невозмущенная частота столкновений электронов с нейтралами принимает столь маленькие значения уже на высоте 100 км, что поднять ее до значения гирочасготы электрона увеличением электронной температуры не представляется возможным. Для величины электронной температуры 4000 К максимум нормированного возмущения холловской проводимости располагается на высоте 78 км, педерсеновской - на высоте 85 км. Значительная электронная плотность на высотах 75-90 км необходима для относительно больших величин возмущений ионосферной проводимости, обусловленных модификацией частоты столкновений.

На основе результатов численного моделирования были сформулированы рекомендации по эффективной генерации искусственных НЧ возмущений. Для нагрева ионосферных электронов в дневных или возмущенных ночных условиях целесообразно использовать частоты модуляции в диапазоне 1-10 Гц. При этом предпочтительнее использовать о-моду, а частоту нагревной волны выбрать больше 3 МГц. Волна с такими параметрами хуже поглощается в нижней части профиля, и, хотя возмущения температуры в максимуме будут не столь значительны, это даст заметный выигрыш в возмущениях проводимости При малых значениях электронной плотности в О-области, что характерно для слабовозмущенных ночных условий, более эффективно использовать х-моду нагревной волны и длиннопериодную модуляцию. Ожидается изменение, главным образом, проводимости Холла за счет вариаций электронной плотности. Лучшее взаимодействие волны накачки с электронами приведет к более значительным возмущениям температуры, а, следовательно, к большим вариациям электронной концентрации.

В параграфе 2.4 приведены основные результаты исследований генерации искусственных магнитных пульсаций при нафеве электронов мощным модулированным наземным ВЧ передатчиком.

Третья глава посвящена исследованию вариаций ионосферной проводимости на частотах кратных частоте модуляции волны накачки при синусоидальном режиме модуляции.

В параграфе 3.1 представлен обзор результатов исследований генерации НЧ эмиссий на частотах кратных частоте модуляции волны накачки при импульсном режиме модуляции.

Параграф 3.2 посвящен расчетам спектральных параметров для вариаций интегральных проводимостей при синусоидальной- схеме модуляции для диапазона частот модуляции 1-100 Гц. Изучена зависимость величины возмущений интегральных проводимостей от мощности ВЧ волны для различных профилей электронной плотности. Зависимость величины возмущений интегральных проводимостей от мощности ВЧ волны имеет общие особенности для различных профилей. Медленный линейный рост возмущений происходит до величины ERP ~ 30 МВт. При дальнейшем увеличении энергии волны наблюдается участок быстрого роста возмущений проводимости; для больших значений ERP наклон кривой снова уменьшается. Такой нелинейный характер зависимости величины возмущений от энергии волны приводит к появлению в спектре вариаций проводимости гармоник частоты модуляции. Рассчитана зависимость относительных интенсивностей гармоник и их фазы от амплитудного значения мощности нагревной волны. В спектре возмущений проводимости появляются гармоники основной частоты, относительная интенсивность которых может достигать 0.4 - для второй и 0.25 - для третьей. Смена фазы гармоник на л наблюдается при амплитудных значениях мощности нагревной волны Wm, при которых амплитуда гармоники минимальна.

Параграф 3.3 посвящен усовершенствованию численной модели и расчетам изменений возмущений электронной температуры во времени. Численное интегрирование уравнения теплового баланса электронов показало, что с увеличением высоты время выхода электронной температуры на стационарные значения растет от 100 ц сек на высоте 75 км до 10 шеек на высоте 100 км. Времена остывания существенно больше, и имеют на тех же высотах величины 250 ¡исек и 25 шеек соответственно. Следовательно для частот модуляции > 100 Гц время изменения температуры электронов становится сравнимым с периодом модуляции и для

расчетов вариаций проводимости в этом частотном диапазоне необходимо интегрирование уравнения теплового баланса.

В параграфе 3.4 представлены результаты расчетов спектральных параметров для вариаций интегральных проводимостей при синусоидальной схеме модуляции для ОНЧ диапазона на примере частоты модуляции 1375 Гц. Зависимость величины возмущений интегральных проводимостей от мощности ВЧ волны имеет качественное сходство с аналогичной зависимостью для диапазона 1-100 Гц. Величина относительных ишенсивносгей гармоник уменьшается до 0.2 для второй гармоники и 0.05 для третьей. Фаза гармоник получает дополнительную задержку относительно фазы вариаций на частоте модуляции по сравнению с диапазоном 1 - 100 Гц, хота изменение фазы вариаций на кратных частотах на п также наблюдается при амплитудных значениях мощности нагревной волны \Ут, при которых амплитуда гармоники минимальна. Можно заключить, что появление в спектре вариаций гармоник имеет общую причину для этих диапазонов частоты модуляции. Особенности, появляющиеся в ОНЧ диапазоне связаны с характерными временами нагрева и остывания электронов. С увеличением частоты модуляции интенсивность гармоник будет уменьшаться, а величина фазового сдвига увеличиваться. Предложены режимы проведения нагревного эксперимента по изучению генерации возмущений на частотах кратных частоте модуляции, включающие в себя изучение зависимости параметров спектров искусственных эмиссий от периода модуляции и амплитудных значений мощности волны накачки.

В параграфе 3.5 приведены основные результаты исследований вариаций ионосферной проводимости на частотах кратных частоте модуляции волны накачки при синусоидальном режиме модуляции.

В разделе Заключение сформулированы основные результаты диссертационной работы.

1. Показано, что максимальная амплитуда К2 пульсаций наблюдается в районе, где активная дуга формирует авроральную выпуклость. В этой области происходит смена направления вращения горизонтального вектора пульсаций, как вдоль меридиана, так и в направлении восток-запад.

2. Построена эквивалентная токовая система Р12 пульсаций, имеющая вид токового вихря, меняющего направление через полпериода пульсаций. Движение источника пульсаций со скоростью ~ 1-2 км/с в западном направлении и его долготное вытягивание

качественно объясняют наблюдаемую картину распределения поляризации магнитных пульсаций Р12.

3. Показано, что вариаций интенсивности сияний во время брейк-апа в диапазоне РЛ не наблюдается. В диапазоне геомагнитных пульсаций РП обнаружены вариации яркости активной дуги, хорошо коррелирующие с магнитными вариациями. Показано, что эти вариации интенсивности сияний связаны не с пульсациями яркости активной дуги как целого, а с эволюцией мелкомасштабных неоднородностей авроральной дуги.

4. По данным регистрации магнитных вариаций на разнесенных по долготе станциях обнаружен и исследован новый тип магнитных пульсаций, связанных с квазипериодическими импульсными увеличениями электронной плотности, зарегистрированными Е1БСАТ радаром. Задержка максимума возмущений на восточной станции связана с быстрым движением области высыпаний энергичных электронов. Численные расчеты магнитных возмущений на земной поверхности, генерируемых при движении источника ионизации размером « 100 км со скоростью 20 км/с, показывают хорошее соответствие наблюдаемым вариациям.

5. Построена численная модель генерации искусственных магнитных пульсаций при модулированном нагреве ионосферных электронов мощной ВЧ радиоволной. Модель включает расчеты нелинейного взаимодействия мощной волны с электронами, возмущений проводимости, связанных с модификацией частоты столкновений электронов с нейтральными частицами и изменением электронной плотности, а также расчет нелинейных токов и создаваемого ими магнитного возмущения.

6. На основе построенной численной модели проведены расчеты возмущений проводимости и амплитуды искусственных магнитных пульсаций для различных профилей электронной плотности. Ожидаемая величина амплитуды искусственных магнитных пульсаций для частот модуляции около 1 Гц составляет несколько рТ, а для длиннопериодной модуляции (Т ~ 100 с) их величина может достигать 2 пТ.

7. Выполнено систематическое исследование наиболее благоприятных условий для проведения активных экспериментов. Показано, что эффективное возбуждение магнитных пульсаций в герцовом диапазоне, КНЧ и ОНЧ излучений, связанное с модификацией частоты столкновений электронов с нейтральными частицами, происходит в условиях достаточно развитого О-слоя ионосферы. При низких

значениях электронной плотности в О-области целесообразно использовать длиннопериодную модуляцию нахревной волны (Т > 100 с). Возмущения проводимости в этом случае происходят в Е-области и

связаны с ростом электронной плотности.____

--—Предложен механизм генерации вариаций на частотах

кратных частоте модуляции нагревной волны при синусоидальной схеме модуляции, основанный на нелинейной зависимости возмущений ионосферной проводимости от мощности волны накачки. На основе численной модели проведено систематическое исследование гармоник вариаций проводимости при нагреве электронов мощной ВЧ волной, промодулированной по синусоидальному закону. Показано, что в диапазоне 1 - 100 Гц отношение амплитуды второй гармоники к амплитуде вариаций на частоте модуляции достигает 0.45, третьей - 0.2.

9. Показано, что в ОНЧ диапазоне, несмотря на особенности, связанные с тем, что период модуляции становится сравним с характерными временами нагрева и остывания электронов, вариации проводимости на частотах кратных частоте модуляции также наблюдаются. Расчеты интенсивности и фазы гармоник для частоты модуляции 1375 Гц показали, что относительные амплитуды уменьшаются до 0.2 для второй гармоники и 0.05 для третьей, а фаза гармоник получает дополнительную задержку относительно фазы вариаций на частоте модуляции по сравнению с диапазоном 1 - 100 Гц.

Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю Владиславу Борисовичу Ляцкому за его терпение и настойчивость. Приятным долгом считаю отметить большой вклад в работу Евгении Геннадьевны Беловой; она также взяла на себя труд первого прочтения рукописи и сделала ряд ценных замечаний. Трудно себе представить плодотворную работу без товарищеской поддержки сотрудников лаборатории МИФ, в особенности, Козловского А.Е., Кривилева В.Н., Пчелкиной Е.В. и Сафаргалеева В.В. Моя семья: жена Светлана и дочери Наташа и Катя, - заслуживают особой признательности за то, что с пониманием относятся к столь малоприбыльному бизнесу главы семьи, и чья любовь помогла преодолеть все трудности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пашин, А.Б., В. Баумйоханн, А.Г. Яхнин, Г. Опгенорт, Р. Пеллинен, О.М. Распопов. Структура пространственного распределения амплитудных и поляризационных характеристик геомагнитных пульсаций Pi2 в области активизации полярных сияний. Геомагн. Аэрон., 1982, 22, 979-984.

2. Pashin, А.В., К.-Н. Glassmeier, W. Baumjohann, О.М. Raspopov, A.G. Yahnin, H. Opgenoorth, R. Pellinen. Pi2 magnetic pulsation, auroral break-ups, and the substorm current wedge: a case study. J. Geophys., 1982, 51, 223 - 233.

3. Пашин, А.Б., В.Б. Ляцкий, Ю.П. Мальцев. О влиянии движения источника на поляризацию и спектральный состав наблюдаемых геомагнитных пульсаций. Исслед. по геомагн., аэрон, и физике Солнца, М., "Наука", 1986, вып. 75, 152-158.

4. Пашин, А.Б., В.Р. Тагиров, Т. Бёзингер, А.Г. Яхнин, С.А.Черноус. Совместное изучение вариаций интенсивности сияний и иррегулярных магнитных пульсаций во время брейкапа. Магнитосферные исследования, М., изд. МГК, 1992, вып. 18, 66-70.

5. Pashin, А.В., E.G. Belova, W.B. Lyatsky. Magnetic pulsation generation by powerful ground-based modulaed HF radio transmitter. J. Atmos. Terr. Phys., 1995, 57, 245 -252.

6. Belova, E.G., A.B. Pashin, W.B. Lyatsky. Passage of a powerful HF radio wave through the lower ionosphere as a function of initial electron density profiles. J. Atmos. Terr. Phys., 1995, 57, 265-272.

7. Lyatsky, W.B., E.G. Belova, A.B. Pashin. Artificial magnetic pulsation generation by powerful ground-based transmitter. J. Atmos. Terr. Phys., 1996, 58, 407-414.

8. Pashin, A.B., W.B. Lyatsky. On spectra of ionospheric conductivity variations during a heating experiments. XXV URSI General Assembly Scientific Programme, Lille, 1996, p. 104.

9. Pashin, A.B., E.G. Belova, W.B. Lyatsky. On the efficiency of the ionospheric conductivity disturbance production by powerful HF radio wave. XXI IUGG General Assembly Geophysics and Environment Abstracts, Boulder, 1995, p. A116.

10. Pashin, A.B., E.V. Pchelkina, T. Bosinger, J.Kangas, T. Turunen. Numerical modelling of magnetic disturbances in association with a fast moving precipitation region. International Conference on Problems of Geocosmos, Book of abstracts, St.-Petersburg, 1996, p.95.