Эффекты нагрева нижней ионосферы мощным КВ радиоизлучением.
1. Температура электронов
Номер: 36 Год: 2022 Страницы: 47-56
1. Температура электронов
Номер: 36 Год: 2022 Страницы: 47-56
УДК: 550.388.2
EDN: MTVORR
Автор(ы):
Алпатов Виктор Владимирович1
Высоцкий Андрей Георгиевич1, e-mail: prostovasia53@mail.ru
Гребнев Игорь Анатольевич1
Деминов Марат Гарунович2
Репин Андрей Юрьевич1
Учреждения:
1 - Институт прикладной геофизики им. академика Е.К. Федорова, Москва, Россия
2 - Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова, г. Москва, г. Троицк, Россия
Аннотация:
Разработана упрощенная модель изменения температуры электронов Te в нижней ионосфере при нагреве ионосферы средних и высоких широт мощным КВ радиоизлучением. Эта модель основана на уравнении для Te в нижней ионосфере, в котором частота упругих столкновений электронов с окружающими частицами выражена через частоту столкновений электронов с молекулярным азотом; доля энергии, теряемая электронами при упругих и неупругих столкновениях с нейтральными частицами, зависит только от Te, и эта зависимость представлена в аналитическом виде. На основе анализа получено, что модель не противоречит данным Te, полученным в экспериментах по нагреву нижней ионосферы стендом Tromso EISCAT, и результатам расчетов Te для этих экспериментов по более полной численной модели. Нагрев ионосферы мощным КВ радиоизлучением с низкочастотной амплитудной модуляцией приводит к колебаниям Te c этой низкой частотой. Получено, что, при прочих равных условиях, амплитуда колебаний Te для прямоугольной модуляции (ступенчатое включение и выключение стенда с равными интервалами по времени) больше, чем для синусоидальной модуляции. Кроме того, при прочих равных условиях, амплитуда колебаний Te в нижней ионосфере увеличивается с уменьшением несущей частоты стенда и (или) с уменьшением частоты амплитудной модуляции стенда.
Ключевые слова: нижняя ионосфера, нагрев, радиоизлучение, температура электронов, модель
Сведения об источниках финансирования: -
1 - Институт прикладной геофизики им. академика Е.К. Федорова, Москва, Россия
2 - Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова, г. Москва, г. Троицк, Россия
Аннотация:
Разработана упрощенная модель изменения температуры электронов Te в нижней ионосфере при нагреве ионосферы средних и высоких широт мощным КВ радиоизлучением. Эта модель основана на уравнении для Te в нижней ионосфере, в котором частота упругих столкновений электронов с окружающими частицами выражена через частоту столкновений электронов с молекулярным азотом; доля энергии, теряемая электронами при упругих и неупругих столкновениях с нейтральными частицами, зависит только от Te, и эта зависимость представлена в аналитическом виде. На основе анализа получено, что модель не противоречит данным Te, полученным в экспериментах по нагреву нижней ионосферы стендом Tromso EISCAT, и результатам расчетов Te для этих экспериментов по более полной численной модели. Нагрев ионосферы мощным КВ радиоизлучением с низкочастотной амплитудной модуляцией приводит к колебаниям Te c этой низкой частотой. Получено, что, при прочих равных условиях, амплитуда колебаний Te для прямоугольной модуляции (ступенчатое включение и выключение стенда с равными интервалами по времени) больше, чем для синусоидальной модуляции. Кроме того, при прочих равных условиях, амплитуда колебаний Te в нижней ионосфере увеличивается с уменьшением несущей частоты стенда и (или) с уменьшением частоты амплитудной модуляции стенда.
Ключевые слова: нижняя ионосфера, нагрев, радиоизлучение, температура электронов, модель
Сведения об источниках финансирования: -
Эффекты нагрева нижней ионосферы мощным кв радиоизлучением. 1. Температура электронов / В. В. Алпатов, А. Г. Высоцкий, И. А. Гребнев [и др.] // Гелиогеофизические исследования. – 2022. – № 36. – С. 47-56. – DOI 10.5425/2304-7380_2022_36_47. – EDN MTVORR.
Heating effects of the lower ionosphere by powerful HF radio emission. 1. Electron temperature
Number: 36 Year: 2022 Pages: 47-56
Number: 36 Year: 2022 Pages: 47-56
Alpatov Viktor Vladimirovich1
Vysotsky Andrey Georgievich1, e-mail: prostovasia53@mail.ru
Grebnev Igor Anatolyevich1
Deminov Marat Harunovich2
Repin Andrey Yurievich1
Institutions:
1 - Institute of Applied Geophysics named after Academician E.K. Fedorova, Moscow, Russia
2 - Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation, Troitsk, Moscow, Russia
Abstract
A simplified model has been developed for the change in the electron temperature Te in the lower ionosphere when the ionosphere of middle and high latitudes is heated by high-power HF radio emission. This model is based on the equation for Te in the lower ionosphere, in which the frequency of elastic collisions of electrons with surrounding particles is expressed in terms of the frequency of collisions of electrons with molecular nitrogen; the fraction of energy lost by electrons in elastic and inelastic collisions with neutral particles depends only on Te, and this dependence is presented in an analytical form. Based on the analysis, it was found that the model does not contradict the Te data obtained in experiments on heating the lower ionosphere with the Tromso EISCAT facility, and the results of Te calculations for these experiments using a more complete numerical model. Heating of the ionosphere by high-power HF radio waves with low-frequency amplitude modulation leads to Te oscillations with this low frequency. It was found that, other things being equal, the oscillation amplitude Te for square modulation (stepped on and off of the facility at equal time intervals) is greater than for sinusoidal modulation. In addition, other things being equal, the amplitude of Te oscillations in the lower ionosphere increases with a decrease in the carrier frequency of the facility and (or) a decrease in the amplitude modulation frequency of the facility.
Keywords: lower ionosphere, heating, radio emission, electron temperature, model
Information about sources of financing: -
1 - Institute of Applied Geophysics named after Academician E.K. Fedorova, Moscow, Russia
2 - Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation, Troitsk, Moscow, Russia
Abstract
A simplified model has been developed for the change in the electron temperature Te in the lower ionosphere when the ionosphere of middle and high latitudes is heated by high-power HF radio emission. This model is based on the equation for Te in the lower ionosphere, in which the frequency of elastic collisions of electrons with surrounding particles is expressed in terms of the frequency of collisions of electrons with molecular nitrogen; the fraction of energy lost by electrons in elastic and inelastic collisions with neutral particles depends only on Te, and this dependence is presented in an analytical form. Based on the analysis, it was found that the model does not contradict the Te data obtained in experiments on heating the lower ionosphere with the Tromso EISCAT facility, and the results of Te calculations for these experiments using a more complete numerical model. Heating of the ionosphere by high-power HF radio waves with low-frequency amplitude modulation leads to Te oscillations with this low frequency. It was found that, other things being equal, the oscillation amplitude Te for square modulation (stepped on and off of the facility at equal time intervals) is greater than for sinusoidal modulation. In addition, other things being equal, the amplitude of Te oscillations in the lower ionosphere increases with a decrease in the carrier frequency of the facility and (or) a decrease in the amplitude modulation frequency of the facility.
Keywords: lower ionosphere, heating, radio emission, electron temperature, model
Information about sources of financing: -