S. Grach 1,2), V. Klimenko 3), A. Shindin 1,2), I. Nasyrov 4), E. Sergeeev. 1,2), Results of airglow observations at SURA in 2010, Savely Grach, University. - презентация

1 S. Grach 1,2), V. Klimenko 3), A. Shindin 1,2), I. Nasyrov 4), E. Sergeeev. 1,2), Results of airglow observations at SURA in 2010, Savely Grach, University of Nizniy Novgorod, Russia 1) Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod 2) Radiophysical Research Institute 3) Institute of Applied Physics RAS 4) Kazan (Volga region) Federal University

2 В докладе кратко изложены предварительные результаты исследований генерации искусственного оптического излучения ионосферы под действием мощного КВ радиоизлучения стенда «Сура», выполненных в марте, мае и сентябре 2010 г. Измерения проводились с помощью фотометрического комплекса, созданного в гг. на стенде «Сура», включающего в себя набор фотометров и цифровую ПЗС камеру S1C/079-FP(FU) со светофильтрами на различные длины волн. Кроме того, в эксперименте использовался мобильный фотометрический комплекс Казанского федерального университета.

3 Как известно, оптическое свечение ионосферы в красной линии с длиной волны λ=630 нм связано с излучением возбужденных атомов кислорода O(1D).Возбужденные атомы возникают в результате двух причин: диссоциативной рекомбинации с участием электронов и ионов молекулярного кислорода и возбуждения атомов кислорода, находящихся в основном состоянии, при столкновениях с электронами, обладающими энергией большей, чем энергия возбуждения уровня O 1 D ( >I=1,96 эВ). Поэтому нагрев электронов при воздействии мощных радиоволн на F-слой ионосферы оказывает двоякое влияние на яркость свечения. Уменьшение коэффициента рекомбинации с ростом температуры должно приводить к уменьшение концентрации возбужденных атомов [O(1D)] и, соответственно, уменьшению яркости, тогда как увеличение числа электронов с >I при нагреве – к увеличению [O(1D)] и яркости свечения. При воздействии мощной волной O- поляризации в ионосфере возбуждаются плазменные волны, которые ускоряют электроны до энергий с >I что является дополнительным источником увеличения яркости. свечения.

4 Используемый режим воздействия: чередование квазинепрерывного воздействия (QCW) (970 ms on, 30 ms off) в течение минут и импульсов с малой скважностью Такой режим позволяет измерять времена релаксации ИРИ после выключения мощной волны и определять вклад ускоренных электронов на разных стадиях воздействия в затухание плазменных волн

5 Вертикальное воздействие, 4 сентября 2010 г. Стратификация возмущенной области, западно- восточный дрейф, скорость смещения ~ 10 м/c

6 , Vertical pumping. Ясно видны «страты», вытянутые вдоль магнитного поля.

7 3 и Вертикальное воздействие. Смещение пятна свечения на север при увеличении высоты отражения.

8 Влияние высоты отражения мощного радиоизлучения на смещение пятна свечения 3 сентября: высота отражения – 280 км 5 сентября: высота отражения – 250 км

9 При f 0 =4740 кГц пятно свечения - в магнитном зените при различных углах наклона диаграммы направленности. Изображения ночного неба в конце двухминутных циклов воздействия. Левый снимок: f 0 =4740кГц, наклон на 12° к югу. Правый снимок: f 0 =4740 кГц, наклон на 16° к югу. Крестом на рисунке показано положение «магнитного зенита» – направление вдоль геомагнитного поля.

10 Наклон ДН на 12° югу. При малых яркостях пятно в центре ДН, при больших – в магнитном зените Наклон ДН на 16° югу. Пятно в магнитном зените.

11 Генерация искусственного свечения ускоренными электронами 7.09 и Угол наклона диаграммы направленности - 12º к югу. Снимок слева: частота волны накачки кГц ; Снимок слева: частота волны накачки кГц ; Центральный снимок: частота волны накачки кГц; Центральный снимок: частота волны накачки кГц; Снимок справа: частота волны накачки кГц. Снимок справа: частота волны накачки кГц. При f 0 = 4740 кГц - пятно свечения в магнитном зените!

12

13 Наклон ДН на 12° югу, развитие пятна в магнитном зените. Видно уменьшение яркости вне яркого пятна.

14 Динамика яркости свечения от сеанса к сеансу

15 Эффект подавления свечения Угол наклона диаграммы направленности - 12º к югу. Снимок слева: частота волны накачки кГц ; Снимок слева: частота волны накачки кГц ; Центральный снимок: частота волны накачки кГц; Центральный снимок: частота волны накачки кГц; Снимок справа: частота волны накачки кГц. Снимок справа: частота волны накачки кГц.

16 Временной ход яркости свечения ( =630 нм, фотометр) после вычитания фонового уровня свечения ионосферы (верхняя панель), критической частоты f 0F2 (кружки, нижняя панель) и высоты отражения мощной волны (крестики) на частоте 4740 кГц (пунктир, нижняя панель). На нижней панели квадратами показано время работы стенда Максимальный уровень свечения соответствует ~30 R.

17 Формы вариаций интенсивности свечения =630 нм, полученные усреднением (наложение эпох) по нескольким сеансам нагрева. Сигнал стенда показан на нижних кривых. Слева – эффект совместного действия нагрева и ускорения электронов, в центре – только эффект нагрева, справа – разностная кривая, соответствующая только эффекту ударного возбуждения ускоренными электронами.

18 :06 – 20:12 LT. Свечение в зеленой линии 557,7 нм

19 The first results (557.7 nm)

20 :17:30 – 21:18:30 LT. Усреднение по 30 последовательным 2х-секундным интервалам, длительность импульса – 30 мс. Выключение непрерывного воздействия – 21:15:00 LT.