Седьмая ежегодная конференция «Физика плазмы в солнечной системе» Институт космических исследований РАН, 6-10 февраля 2012 АНОМАЛЬНЫЕ КВАЗИПЕРИОДИЧЕСКИЕ. - презентация

1 Седьмая ежегодная конференция «Физика плазмы в солнечной системе» Институт космических исследований РАН, 6-10 февраля 2012 АНОМАЛЬНЫЕ КВАЗИПЕРИОДИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ В ВЕРХНЕЙ ИОНОСФЕРЫ, НАБДЮДАВШИЕСЯ С ИСЗ КОСМОС-1809 ПРИ РАБОТЕ СТЕНДА СУРА В.М. Костин, Г.П. Комраков, Г.Г. Беляев, Е.П. Трушкина, О.Я. Овчаренко Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова, РАН ФГБНУ Научно-исследовательский Радиофизический институт, Нижний Новгород

2 Опубликованные тезисы доклада 73 АНОМАЛЬНЫЕ КВАЗИПЕРИОДИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ В ВЕРХНЕЙ ИОНОСФЕРЕ, НАБЛЮДАВШИЕСЯ С ИСЗ КОСМОС-1809 ПРИ РАБОТЕ СТЕНДА СУРА В.М. Костин1, Г.П. Комраков2, Г.Г. Беляев1, Е.П. Трушкина1, О.Я. Овчаренко1 1 ИЗМИРАН им. Н.В. Пушкова, РАН, 2 ФГБНУ Научно-исследовательский Радиофизический институт, г. Нижний Новгород, Россия В докладе раccмотрены случаи наблюдения аномальных квазипериодических структур с масштабами в сотни км и падением плотности ~ 2 раза 18 и 21 февраля 1991 г. на 5 последовательных витках ИСЗ Космос-1809 в вечернем секторе после прохождения тропического циклона Cynthia в Индийском океане. В эти дни при высокой солнечной активности (W(10,7) достигало 306) стенд Сура работал два раза по 40 мин. на частоте 5828 МГц, когда спутник был вблизи меридиана стенда. Ранее авторами было показано, что над тайфунами в верхней ионосфере в большинстве случаев наблюдается резкое возрастание плотности плазмы с квазисолитонными структурами с поперечными масштабами в десятки км. Эти структуры обычно заполнены электростатическими колебаниями вблизи циклотронной частоты гелия, канал 140 Гц ОНЧ комплекса Космос Такие же структуры обнаруживаются и с экваториальной стороны вблизи аврорального овала, где есть дополнительное энерговыделение в нижней ионосфере. Проанализированы данные ИСЗ Космос-1809 на частоте модуляции излучения стенда Сура 140 Гц 8 и 12 мая 1991 г, 17 декабря 1992 г, 19 и 20 мая 1993 г. Показано, что в аномальных структурах, отстоящих на ~1000 км от стенда, а также в магнитосопряженном районе, ОНЧ турбулентность на частоте модуляции исчезает после выключения стенда с точностью до частоты опроса в 2,56 с.

3 Спутник Космос-1809 Работал: 18 декабря 1986 – 23 мая 1993 Работал: 18 декабря 1986 – 23 мая 1993 Орбита:апогей км, перигей – 950 км, наклонение -82,5 о, период – 104 мин Орбита:апогей км, перигей – 950 км, наклонение -82,5 о, период – 104 мин Исходная информация: сайт ИЗМИРАН [1] Исходная информация: сайт ИЗМИРАН [1] Приборы: Приборы: 1. АНЧ-2МЕ – анализатор низких частот в полосе 70 Гц – 20 кГц, в отдельных каналах: 140 Гц, 450 Гц, 850 Гц, 4600 Гц и 15 кГц [2]; 2. ИЗ-2 – импедансный зонд для измерения Ne и ΔNe [3]; 3. КМ-9 – измерение Те в области 600 – 5000 К [4]; 4. ДЭП – детектор электрического поля

4 Работа стенда Сура под пролеты ИСЗ Космос-1809 ДатаВремя, UTf, кГцР, МВтРежимFкрКрВиток :50-17:30 18:34-19: непр 7,2 5, :56-15:58 15:58-16:06 16:28-16:30 16:30-16:38 17:39-17:41 17:41-17:49 18:13-18:15 18:15-18:23 19:23-19:25 19:25-19:33 19:57-19:59 19:59-20: непр мод.140 непр 140 Гц непр 140 Гц непр 140 Гц непр 140 Гц непр 140 Гц 6,4 5, * * * :50-18:00 18:00-18:10 18:20-18:30 18:30-18:40 20:04-20:14 20:14-20: непр мод.850 непр 850 Гц непр 850 Гц 7,0 5, * * :05-9:10 9:10-9: х непр 140 Гц

5 Работа стенда Сура под пролеты ИСЗ Космос-1809 ДатаВремя, UTf, кГцР, МВтРежимВиток :50-10:03 10:23-10:35 11:33-11:45 12:05-12:18 13:15-13:30 13:55-14: непр мод.140, изл.5 с, пауз.10 с непр 140 Гц, Т=15 с, r =10 c непр 140 Гц, Т=15 с, r =10 c 30279* * * :27-15:46 15:56-16:18 17:08-17:27 17:37-17: Гц, изл.5, пауз. 2 мин 140 Гц, изл.4, пауз. 2 мин 140 Гц, мин 140 Гц, мин 32411* * :43-16:02 16:12-16:34 17:57-18: Гц, мин 140 Гц, мин 32425* * - спутник в южном полушарии

6 Подавление формирования bubbles в ионосфере при работе стенда Сура

7 Структура ОНЧ сигналов в верхней ионосфере над стендом Сура при ВЧ нагреве с модуляцией

8 Вариации плотности в аномальных структурах над СДВ передатчиками, заполненных КНЧ излучениями на частотах модуляции и её 3-й гармонике ВЧ излучения стенда Сура

9 Параметры ионосферы на высоте ~960 км восточнее стенда Сура при модулированным 140 Гц ВЧ нагреве

10 Параметры ионосферы на высоте ~960 км западнее стенда Сура при модулированным 140 Гц ВЧ нагреве

11 Параметры ионосферы на высоте ~960 км над стендом Сура при модулированным 850 Гц ВЧ нагреве

12 Параметры ионосферы на высоте ~960 км западнее стенда Сура при модулированным 850 Гц ВЧ нагреве

13 Подавление формирования bubbles в ионосфере при работе стенда Сура

14 Параметры ионосферы в полосе ~ 20 градусов над стендом Сура при модулированным 140 Гц ВЧ нагреве

15 Параметры ионосферы магнитосопряженной стенду Сура при модулированным 140 Гц ВЧ нагреве

16 Изменение параметров верхней ионосферы над регионом стенда Сура через 5-15 мин после ВЧ нагрева

17 Выводы В дополнение к выводам работы [6] выделим следующие результаты: 1. В верхней ионосфере в дневных условиях LT=12-14 при нагреве ВЧ излучением стенда Сура, промодулированным 140 Гц, в зоне воздействия наблюдается: А) Возбуждение электростатической турбулентности вблизи циклотронной частоты гелия (канал 140 Гц) в полосе Δφ = ±0,6 вблизи L = 2,78, опирающейся на область нагрева на высоте ~ 400 км (слайд 7, виток 22138). Б) Над зоной воздействия на нижнею ионосферу в ближней зоне СДВ передатчика (Нижний Новгород) в области Δφ = ±1,7 и Δλ = ±15 (?) на частоте модуляции также возбуждается электростатическая турбулентность, но меньшей интенсивности. В центре этой области вблизи L = 2,64 формируется долготная щель, заполненная канализированными вистлерами. Выключение стенда Сура приводит к демпфированию КНЧ турбулентности (каналы 140 и 450 Гц) и возрастанию севернее магнитного зенита ОНЧ турбулентности (канал 4600 Гц). Этот эффект показан на слайдах 7 и 8 (витки 22138, 30280). В) На L-оболочках, проходящие через удаленные СДВ передатчики (L = 2,26 – Рязань и L = 1,77 – Краснодар), формируются аномальные структуры протяженностью до 15 град. и шириной ~ 70 км, заполненные колебаниями в каналах 140 и 450 Гц, имеющими пространственно – временную структуру ΔNe и ВЧ-излучений с меньшими поперечными масштабами. При включении импульсных посылок Т=15 с, r =10 с эти структуры приобретают соответствующую периодичность, а при выключении стенда Сура, когда спутник находился внутри структуры, она исчезла с точностью до времени разрешения 2,56 с. Образование таких структур, по-видимому, связано с воздействием бокового лепестка излучения стенда Сура, обогащенного 3-й гармоникой 420 Гц, а тонкая структура, по-видимому, связана с частотным переключением излучения СДВ передатчиков. Данный вывод можно проверить, сопоставив с циклограммами работы СДВ передатчиков (слайды 7 и 8). 2. Нагрев ионосферы зимой при LT20 и высокой солнечной активности F10,7>250 вызвал следующие эффекты: А) Работа стенда Сура на 2.6< L

18 Выводы Б) При ВЧ нагреве происходит подавление западнее магнитного меридиана Суры образования babbles на 1.1< L

19 Литература О.В. Воробьев, Коробовкин В.В., Михайлов Ю.М., Рожков В.Б., Соболев Я.П. Приемная аппаратура для регистрации естественных низкочастотных сигналов и шумов // Аппаратура для исследования внешней ионосферы / Под ред. Г.В. Васильева и Ю.В. Кушнеревсого. М.: ИЗМИРАН. С Г.П. Комраков, Иванов В.П., Попков И.В., Тюкин В.Н. Измерение электронной концентрации ионосферы методом высокочастотного импедансного зонда // Космич. исслед. Т С В.В. Афонин, Гдалевич Г.Л., Грингауз К.И. и др. Исследование ионосферы, проведенные при помощи спутника «Интекосмос-2». III. Измерение электронной температуры в ионосфере методом высокочастотного зонда // Космич. исслед. Т С лет стенду «Сура» // Изв. вузов. Радиофизика. Т В.М. Костин, Романовский Ю.А., Чмырев В.М., Синельников В.М., Афонин В.В., Борисов Н.Д., Зюзин В.А., Исаев Н.В., Комраков Г.П., Михайлов Ю.М., Овчаренко О.Я., Петров М.С., Намазов С.А., Селегей В.В., Соболев Я.П., Трушкина Е.П. Спутниковые исследования возмущений внешней ионосферы при воздействии мощных КВ-радиоволн на F – область ионосферы // Космич. исслед. Т С Н.В. Исаев, Костин В.М., Беляев Г.Г., Овчаренко О.Я., Трушкина Е.П. Возмущения верхней ионосферы, вызванные тайфунами // Геомагнетизм и аэрономия. Т С Г. Беляев, Костин В., Овчаренко О., Трушкина Е., Бойчев Б. Вариации параметров ионосферы при формировании и развитии тайфунов // Сб. докладов VI международной конференции: Космос, Экология, Безопасность (SES 2-4 ноября 2010). Болгария. София. ИКИ БАН. C Г. Г. Беляев, В.М. Костин, О.Я. Овчаренко, Е.П. Трушкина. Вариации параметров плазмы верхней ионосферы после подземных ядерных испытаний // Сб. докладов V международной конференции: Солнечно-земные связи и предвестники землетрясений. Петропавловск-Камчатский. ИКИР ДВО РАН. 2-7 августа С G. Belyaev, Bankov N., Boychev B., Kostin V., Trushkina E., Ovcharenko O. Observation of Plasma Oscillating Structures in External Ionosphere over Cyclones // Sun and Geosphere V. S. Sonwalkar, Inan U.S., Bell T.F., Helliwell R.A., Chmyrev V.M., Sobolev Ya.P., Ovcharenko O.Ya., and Selegej V. Simultaneous observations of VLF ground transmitter signals on the DE 1 and COSMOS 1809 satellites: Detection of a magnetospheric caustic and a duct // J.Geophys.Res. Vol.99. No. A9. P D.D. Rice, Hunsucker R.D., Eccles J.V., Sojka J.J., Raitt J.W., and Brady J.J. Characterizing the Lower Ionosphere with a Space-Weather-Aware Receiver Matrix // Radio Science Bulletin. No.328. P March 2009.

20