Physics of auroral phenomena : proceedings of the 40th annual seminar, Apatity, 13-17 March, 2017 / [ed. board: N. V. Semenova, A. G. Yahnin]. - Апатиты : Издательство Кольского научного центра РАН, 2017. - 143 с. : ил., табл.

*Physics o f Auroral Phenomena * Proc. XL Annual Seminar, Apatity, pp. 125-127, 2017 © Polar Geophysical Institute, 2017 Polar Geophysical Institute ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ МОЩНОЙ РАДИОВОЛНЫ КВ-ДИАПАЗОНА НА ИОНОСФЕРНУЮ ПЛАЗМУ F-СЛОЯ О.В. Мингалев, М.Н. Мельник, B.C. Мингалев Полярный геофизический институт, г. Апатиты, Россия Аннотация. Численно исследуется влияние стоячей мощной радиоволны КВ-диапазона на поведение ионосферной плазмы F-слоя. Для этого исследования используется математическая модель, разработанная ранее в Полярном геофизическом институте. Математическая модель основывается на численном решении методом крупных частиц системы уравнений Власова-Пуассона. Результаты численного моделирования показывают, что присутствие стоячей мощной радиоволны КВ-диапазона должно существенно влиять на поведение макроскопических скоростей электронов и положительных ионов, причем векторы упомянутых скоростей вращаются в каждой точке облучаемой области аналогично вектору мощной радиоволны. Во время экспериментов по искусственному нагреву ионосферы используются мощные короткие радиоволны (КВ), испускаемые наземными нагревными стендами. Эти мощные радиоволны вызывают в ионосфере протекание цепочки физических процессов, приводящих в конечном счёте к образованию как крупномасштабной неоднородности, в которой электронная температура повышена, а концентрация понижена, так и к возникновению сверх мелкомасштабных неоднородностей электронной концентрации, вытянутых вдоль магнитного поля. В работе [1] подробно описаны параметры вытянутых вдоль магнитного поля сверх мелкомасштабных неоднородностей, порождаемых мощной КВ. Согласно этой работе относительные отклонения электронной концентрации в этих неоднородностях могут достигать нескольких десятков процентов, а поперечные размеры этих неоднородностей составляют несколько дебаевских радиусов (не более 100). Образование таких сверх мелкомасштабных неоднородностей под действием мощных КВ численно моделировалось в работе [2]. Однако такие неоднородности могут возникать в ионосфере и в естественных условиях, а не только во время нагревных экспериментов [ 1 ]. Эволюция во времени именно таких вытянутых вдоль геомагнитного поля сверх мелкомасштабных неоднородностей исследовалась нами при помощи расчетов по математической модели, разработанной в Полярном геофизическом институте [3-7]. В настоящей работе при помощи упомянутой математической модели проводится исследование влияния мощной радиоволны KB-диапазона на поведение ионосферной плазмы F-слоя в облучаемой радиоволной области в отсутствие неоднородностей. Математическая модель Для исследования влияния мощной радиоволны КВ-диапазона на поведение ионосферной плазмы F-слоя используется разработанная ранее в ПГИ численная модель, в которой предполагается, что плазма является разреженной смесью электронов и положительных ионов. Поскольку изначально предполагалось использовать численную модель для исследования эволюции во времени первоначально созданных неоднородностей, имеющих поперечные размеры порядка нескольких дебаевских радиусов, которые являются весьма малыми по сравнению с длинами свободного пробега электронов и ионов, то плазма считается бесстолкновительной. Кинетические процессы в плазме описываются системой уравнений Власова-Пуассона, причем уравнения Власова описывают поведение функций распределения электронов и ионов, а уравнение Пуассона описывает самосогласованное электрическое поле в плазме. Внешнее магнитное поле считается постоянным и является задаваемым параметром модели. Поскольку сверх мелкомасштабные неоднородности являются сильно вытянутыми вдоль магнитного поля, то параметры плазмы внутри и вне их считаются слабо зависящими от продольной координаты. Поэтому исследуется зависимость плазменных параметров только от координат, перпендикулярных магнитному полю, т.е. задача считается пространственно 2-х мерной. В численной модели учитывается движение как электронов, так и ионов в ортогональной геомагнитному полю плоскости. Для решения применяемой в модели системы уравнений Власова-Пуассона используется метод крупных частиц.. Областью моделирования является квадрат со стороной, равной нескольким десяткам дебаевских радиусов. Подробное описание используемой математической модели можно найти в [3]. Введение 125