Вестник МГТУ. 2016, №1.2.

Ларченко А. В. и др. Результаты наземных наблюдений структуры поля… 236 На рис. 2 приведены характеристики поляризации горизонтального магнитного поля на станциях обс. "Ловозеро" и Апатиты. Видно, что во всех случаях мощность шума значительно ниже мощности полезного сигнала. Поляризация горизонтального магнитного поля на частотах 1 017 и 3017 Гц преимущественно линейна. На частоте 2017 Гц поляризация – эллиптическая левая. Этот факт дает возможность предположить, что распространение искусственного ОНЧ излучения на частотах 1 017 и 3 017 Гц, далеких от частоты поперечного резонанса волновода Земля – ионосфера, происходит преимущественно на поперечной электромагнитной (TEM) и TM модах, а на частоте 2 017 Гц, близкой к частоте поперечного резонанса, доминирует левополяризованная мода, хорошо отражающаяся на этой частоте от анизотропной верхней стенки волновода [7]. Рис. 2. Средняя мощность P (черные столбцы), линейно P l (заштрихованные) и циркулярно P c (белые) поляризованные части сигнала и те же величины, измеренные на частотах, отстоящих от частоты сигнала на 0.25 Гц, зарегистрированного на станциях обс. "Ловозеро" (сверху) и Апатиты (снизу) 26 октября 2014 г. нагрев ионосферы стендом "EISCAT/Heating" начался в 15 часов UT и осуществлялся циклами по 15 минут с частотами модуляции 1017, 2017 и 3017 Гц в следующем режиме: 5 минут нагрева при каждой модуляции, затем 10 минут перерыв. В 17.00 UT эксперимент был окончен. Для детального анализа структуры поля и механизмов распространения сигнала низкочастотного источника были выбраны записи приемника обс. "Ловозеро", поскольку здесь отмечалось наибольшее соотношение сигнал/шум на всех частотах, а поляризация горизонтального магнитного поля на частотах 1017 и 3017 Гц близка к линейной. Для оценки модового состава сигналов, распространяющихся от ионосферного источника, мы преобразовали H x и H y компоненты поля в радиальную H r и тангенциальную H τ компоненты, причем H r направлена вдоль направления от источника, а H τ – перпендикулярно к H r . Ожидается, что TEM и TM моды образуют H τ , а TE мода – H r . Отношение | E z | к | H τ | близко к волновому сопротивлению вакуума Z 0 ≈ 377 Ом у TEM моды и 120πsinθ Ом у TM моды, где θ – угол падения плоских волн, образующих TM моду. Для высоты отражающего слоя в ионосфере от 65 до 75 км угол падения составляет 30–45 градусов, а отношение |E z | к |H τ | , нормированное на Z 0 , варьируется в диапазоне значений 0.5–0.7. Абсолютные значения вертикальной электрической компоненты поля ионосферного источника были получены исходя из предположения, что сигнал с частотой 1 017 Гц распространяется в волноводе Земля – ионосфера на TEM моде, т. е. отношение |E z | к |H τ | сигнала данной частоты равно Z 0 . На рис. 3 представлены вертикальная электрическая, тангенциальная и радиальная магнитные компоненты сигнала, зарегистрированного в обс. "Ловозеро" во время сеанса нагрева ионосферы 26 октября 2014 г. на частотах 1017 и 3017 Гц. На рис. 4 приведены отношение |E z | к |H τ | и направление вектора Пойтинга. По оси абсцисс на рисунках показано время середины каждого цикла нагрева. Во время первого цикла нагрева на частоте 3017 Гц отношение сигнал/шум оказалось недостаточным для вычисления величины |E z | / |H τ | и направления вектора Пойтинга. Из рисунков, демонстрирующих поведение направления вектора Пойтинга и отношения |E z | к |H τ | сигнала ионосферного источника на частоте 1017 Гц, лежащей ниже частоты поперечного резонанса волновода Земля – ионосфера, видно, что |E z | к |H τ | близко к ожидаемому, а отклонение угла S от обратного азимута ионосферного источника мало и может быть объяснено ошибками измерений. Можно предположить, что сигнал ионосферного источника на данной частоте распространяется исключительно на TEM моде, а TE и TM моды на этой частоте являются запредельными. В пользу этого предположения свидетельствует линейная