Гелиогеофизические исследования в Арктике: сборник трудов всероссийской конференции, Мурманск, 19-23 сент. 2016г. Апатиты, 2016.

РЕЗУЛЬТАТЫ НАЗЕМНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОЛЯ ИОНОСФЕРНОГО ОНЧ ИСТОЧНИКА В ЭКСПЕРИМЕНТАХ ПО НАГРЕВУ ИОНОСФЕРЫ МОЩНЫМ КВ СИГНАЛОМ О.М. Лебедь, С.В. Пильгаев, А.В. Ларченко, М.В. Филатов, А.С. Никитенко, Ю.В. Федоренко Полярный геофизический институт, Апатиты, Россия, e-mail: olgamihsh@yandex.ru Аннотация В данной работе приведены результаты наземных наблюдений электромагнитного поля на станциях ПГИ во время сеансов нагрева ионосферы мощным модулированным КВ сигналом в октябре 2014 г. С помощью полно-волнового метода проведено моделирование пространственного распределения компонент электромагнитного поля ионосферного ОНЧ источника у земной поверхности. Обсуждаются особенности возбуждения волновода Земля-ионосфера и распространения ОНЧ сигнала. Сравниваются результаты оценок фазовой скорости сигнала ионосферного ОНЧ источника, полученных с помощью наземных наблюдений и моделирования. Найдены профили электронной концентрации, при которых возможно получение фазовых скоростей, близких к измеренным в эксперименте. Abstract. The results of ground-based observations of ELF/VLF emissions during heating experiments in October 2014 are described. The spatial behavior of electromagnetic field of the ionospheric VLF source near ground is modeled using full-wave method. The features of excitation of the Earth-ionosphere waveguide and propagation of VLF signal are discussed. The phase velocity estimates of the ionospheric VLF source obtained by ground-based observations and the results of modeling are compared. The electron density profiles corresponding to phase velocities close to the measured in the experiment are found. Введение Эксперименты по нагреву высокоширотной ионосферы мощным модулированным коротковолновым (КВ) сигналом позволяют исследовать физические процессы, происходящие в ионосферной плазме, и эффекты распространения низкочастотных (НЧ) волн в волноводе Земля-ионосфера. Результаты такого рода исследований могут быть использованы как для целей связи на низких частотах, так и для изучения глубинного распределения проводимости земной поверхности, что может дать сведения о ее геологической структуре. Один из таких экспериментов проводился Арктическим и антарктическим научно-исследовательским институтом (ААНИИ) с 17 по 26 октября 2014 г. с помощью комплекса «EISCAT/Heating», расположенного вблизи г. Тромсе (Норвегия, 69.58° с.ш., 19.21° в.д.) [1]. КВ излучение производилось в направлении магнитного зенита с частотами модуляции 1017, 2017 и 3017 Гц. Это воздействие вызвало модуляцию проводимости нижней ионосферы и образование низкочастотного ионосферного источника. На частотах выше частоты поперечного резонанса волновода Земля-ионосфера (1.8-2.0 кГц) в волноводе могут распространяться несколько волноводных мод, обладающих разными групповыми и фазовыми скоростями и разным затуханием, а на частоте 1 кГц - только ТЕМ мода. Во время сеансов нагрева ионосферы велись синхронизированные наземные наблюдения электромагнитного поля ионосферного ОНЧ источника на станциях Полярного геофизического института: «Ловозеро» (67.97° с.ш., 35.02° в.д.), «Апатиты» (67.58° с.ш., 33.31° в.д.), «Верхнетуломский» (68.6° с.ш., 31.79° в.д.) и «Баренцбург» (78.06° с.ш., 14.22° в.д.). Системы сбора данных, установленные на станциях, обеспечивают высокую точность синхронизации времени регистраторов с допустимой ошибкой не более нескольких микросекунд. Это дает возможность проведения высокоточных измерений фаз компонент электромагнитного поля и, соответственно, фазовых и групповых скоростей распространения НЧ волн. Расположение станций «Ловозеро» и «Баренцбург» таково, что трассы, проходящие через эти станции и стенд «EISCAT», практически перпендикулярны друг другу. В свою очередь, станции «Ловозеро» и «Верхнетуломский» расположены на одной линии со стендом «EISCAT». Такое расположение станций и такой выбор частот позволяет исследовать как процессы волноводного распространения НЧ сигналов, так и структуру ионосферного ОНЧ источника. Данная работа посвящена исследованию эффектов распространения НЧ волн в волноводе Земля-ионосфера. В ней мы ограничились результатами наземных наблюдений электромагнитного поля на станциях «Ловозеро» и «Верхнетуломский» и на одной частоте - 1017 Гц. В ходе работы на основе измерений вертикальной электрической (£.) и двух горизонтальных магнитных (Нх и # ,) компонент электромагнитного поля оценивались фазовые скорости распространения НЧ сигналов от ионосферного ОНЧ источника. Также проводилось моделирование пространственного распределения компонент электромагнитного поля ионосферного ОНЧ источника у земной поверхности с помощью полно-волнового метода [2, 3]. Это позволило исследовать процессы распространения от контролируемого ионосферного источника и найти «Гелиогеофизика в Арктике». Труды всероссийской конференции, Апатиты, 14-23 сентября 2016, с. 34-37. © Полярный геофизический институт, Российская Академия наук, 2016 34