Features of Narrowband Stimulated Electromagnetic Emission Depending on the Effective Radiated Power of the EISCAT/Heating Facility

A. S.  Kalishin; Калишин А. С.; N. F. Blagoveshchenskaya; Благовещенская Н. Ф.; T D. Borisova; Борисова Т. Д.; I. M. Egorov; Егоров И. М.; G. A. Zagorskiy; Загорский Г. А.; A. S. Kovalev; Ковалев А. С.

doi:10.31857/S0023420623600204

Характеристики узкополосного искусственного радиоизлучения ионосферы в зависимости от эффективной мощности излучения нагревного стенда EISCAT/Heating

Авторы: Калишин А.С.¹, Благовещенская Н.Ф.¹, Борисова Т.Д.¹, Егоров И.М.¹, Загорский Г.А.¹, Ковалев А.С.¹
Учреждения:
1. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
Выпуск: Том 61, № 6 (2023)
Страницы: 476-485
Раздел: Статьи
URL: https://journal-vniispk.ru/0023-4206/article/view/231815
DOI: https://doi.org/10.31857/S0023420623600204
EDN: https://elibrary.ru/CFXKDA
ID: 231815

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

По данным экспериментов на нагревном стенде EISCAT/Heating при ступенчатом изменении эффективной мощности излучения выполнена оценка порогов возбуждения и анализ зависимости спектральных характеристик узкополосного искусственного радиоизлучения ионосферы (УИРИ) от напряженности электрического поля мощной радиоволны КВ-диапазона (волны накачки) необыкновенной поляризации (Х-мода). Волны накачки излучались в направлении магнитного зенита на частоте 5.423 МГц. Эффективная мощность излучаемой волны изменялась от 55 до 360 МВт. УИРИ регистрировалось на научно-исследовательской станции под Санкт-Петербургом на расстоянии ∼1200 км от нагревного стенда. Выполнены расчеты напряженности электрического поля мощного КВ-излучения вблизи высоты отражения с учетом неотклоняющего поглощения на пути распространения. Определены пороговые (минимальные) значения электрического поля, необходимые для возбуждения УИРИ.

Список литературы

Thidé B., Kopka H., Stubbe P. Observations of stimulated scattering of a strong high frequency radio wave in the ionosphere // Physics Review Lett. 1982. V. 49. P. 1561–1564. https://doi.org/10.1103/physrevlett.49.1561
Frolov V.L., Sergeev E.N., Ermakova G.P. et al. Spectral features of stimulated electromagnetic emissions, measured in the 4.3–9.5 MHz pump wave frequency range // Geophys. Res. Lett. 2001. V. 28. P. 3103–3106.
Leyser T.B. Stimulated electromagnetic emissions by high-frequency electromagnetic pumping of the ionospheric plasma // Space Science Reviews. 2001. V. 98. P. 223–328. https://doi.org/10.1023/a:1013875603938
Фролов В.Л. Искусственная турбулентность среднеширотной ионосферы. H. Новгород: Изд-во ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2017. ISBN 978-5-91326-355-1.
Bernhardt P.A., Selcher C.A., Lehmberg R.H. et al. Determination of the electron temperature in the modified ionosphere over HAARP using the HF pumped Stimulated Brillouin Scatter (SBS) emission lines // Ann. Geophys. 2009. V. 27. P. 4409–4427.
Mahmoudian A., Scales W.A., Bernhardt P.A. et al. Investigation of ionospheric stimulated Brillouin scatter generated at pump frequencies near electron gyroharmonics // Radio Science. 2013. V. 48. P 685–697. https://doi.org/10.1002/2013RS005189
Yellu A.D., Scales W.A., Mahmoudian A. et al. First Observations of Narrowband Stimulated Electromagnetic Emissions at the Pump Frequency Second Harmonic During Ionosphere Interaction Experiments // Geophysical Research Letters. 2018. V. 45. P. 8690–8697. https://doi.org/10.1029/2018GL078924
Shukla P.K., Stenflo L. Stimulated Brillouin scattering of electromagnetic waves in magnetized plasmas // J. Plasma Physics. 2010. V. 76. P. 853–855.
Samimi A., Scales W.A., Bernhardt P.A. et al. Ion gyroharmonic structures in stimulated radiation during second electron gyroharmonic heating: 2. Simulations // J. Geophysical Research: Space Physics. 2014. V. 119. P. 462–478. https://doi.org/10.1002/2013JA019341
Fu H.Y., Jiang M.L., Wang K.N. et al. Electron temperature inversion by stimulated brillouin scattering during electron gyro-harmonic heating at EISCAT // Geophysical Research Lett. 2020. V. 47. Iss. 17. https://doi.org/10.1029/2020GL089747
Kalishin A.S., Blagoveshchenskaya N.F., Borisova T.D. et al. Ion Gyro-Harmonic Structures in Stimulated Emission Excited by X-Mode High Power HF Radio Waves at EISCAT // J. Geophysical Research: Space Physics. 2021. V. 126. Art. ID. e2020JA028989. https://doi.org/10.1029/2020JA028989
Kalishin A.S., Blagoveshchenskaya N.F., Borisova T.D. et al. Comparison of Spectral Features of Narrowband Stimulated Electromagnetic Emission Excited by an Extraordinary Pump Wave in the High-latitude Ionospheric F Region at Frequencies be low and above the F2 Layer X-component Critical Frequency // Russian Meteorology and Hydrology. 2022. V. 47. Iss. 12. P. 921–930. https://doi.org/10.3103/S1068373922120032
Blagoveshchenskaya N.F., Borisova T.D., Kalishin A.S. et al. First observations of electron gyro-harmonic effects under X-mode HF pumping the high latitude ionospheric F-region // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2017. V. 155. P. 36–49. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2017.02.003
Blagoveshchenskaya N.F., Borisova T.D., Yeoman T.K. Modification of the high latitude ionosphere F region by X-mode powerful HF radio waves: Experimental results from multi-instrument diagnostics // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2015. V. 135. P. 50–63. https://doi.org/10.1016/j.jastp.2015.10.009
Blagoveshchenskaya N.F., Borisova T.D., Kalishin A.S. et al. Comparison of the effects induced by the ordinary (O‑mode) and extraordinary (X-mode) polarized powerful HF radio waves in the high-latitude ionospheric F-region // Cosmic Research. 2018. V. 56. P. 11–25. https://doi.org/10.1134/S0010952518010045
Rietveld M.T., Senior A., Markkanen J., Westman A. New capabilities of the upgraded EISCAT high-power HF facility // Radio Sci. 2016. V. 51. Iss. 9. P. 1533–1546. https://doi.org/10.1002/2016RS006093
Rietveld M.T., Wright J.W., Zabotin N. et al. The Tromsø dynasonde // Polar Science. 2008. V. 2. P. 55–71. https://doi.org/10.1016/j.polar.2008.02.001
Rishbeth H., van Eyken A.P. EISCAT – early history and the first ten years of operation // J. Atmos. Terr. Phys. 1993. V. 55. Iss. 4–5. P. 525–542.
Lehtinen M.S., Huuskonen A. General incoherent scatter analysis and GUISDAP // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. 1996. V. 58. P. 435–452.
Kalishin A.S., Blagoveshchenskaya N.F., Borisova T.D. et al. Remote Diagnostics of Effects Induced by High-latitude Heating Facilities // Russian Meteorology and Hydrology. 2021. V. 46. P. 231–240. https://doi.org/10.3103/S1068373921040038
Gurevich A.V. Nonlinear effects in the ionosphere // Physics-Uspekhi. 2007. V. 50. P. 1091–1121.
Robinson T.R. The heating of the high latitude ionosphere by high power radio waves // Phys. Rep. 1989. V. 179. P. 79–209.
Борисова Т.Д., Благовещенская Н.Ф., Калишин А.C. Особенности возбуждения искусственной ионосферной турбулентности при О- и Х-нагреве вблизи критической частоты слоя F2 // Солнечно-земная физика. 2023. Т. 9. № 1. С. 3–18. https://doi.org/10.12737/szf-81202201