Вестник Кольского научного центра РАН. 2012, №2.

Проведенные исследования позволили разделить наблюдаемые спектральные особенности ИРИ на «быстрые» и «медленные» составляющие спектра [2]. К «быстрым» (пондеромоторным) компонентам ИРИ относятся спектральные особенности искусственного излучения, которые генерируются в результате возбуждения электростатических плазменных колебаний на высотах близких к высоте отражения волны накачки. Спектральные компоненты ИРИ, возникающие на высотах верхнего гибридного резонанса в результате реструктуризации плазмы и образования в ней плазменных неоднородностей вытянутых вдоль силовых линий геомагнитного поля, носят название «медленных» или тепловых спектральных компонент ИРИ. Интенсивность, характер и временная эволюция спектральных характеристик ИРИ тесно связана с характеристиками ионосферной плазмы, а также локальных электрических и магнитных полей [7]. Долгое время исследования ИРИ проводились преимущественно амплитудными методами, в результате чего пространственные характеристики излучения остались неизученными. Поляризационные наблюдения сигнала искусственного излучения показали его сложную структуру, но носили эпизодической характер и поэтому поставили больше вопросов, чем дали ответов [8]. Существенным развитием в исследовании пространственных характеристик искусственного радиоизлучения ионосферы стала разработка в начале 2000-х Полярным геофизическим институтом метода и коротковолновой аппаратуры для измерения наблюдаемых сигналов с применением фазоразностной интерферометрии. Интерферометрические наблюдения ИРИ позволили определить направление прихода и другие характеристики сигналов ИРИ с высоким временным и частотным разрешением [9, 10]. Позже коротковолновая интерферометрическая установка ПГИ КНЦ РАН успешно использовалась в ходе нагревных кампаний на установках «Сура», EISCAT и SPEAR. До введения в эксплуатацию нагревного стенда SPEAR, расположенного на арх. Шпицберген [11], все исследования нелинейных явлений искусственной модификации ионосферы ограничивались авроральной областью. Хотя нагревная установка SPEAR обладает малой мощностью, она является уникальной, так как ее положение позволяет проводить исследования ионосферной плазмы высоких широт, для которой характерны большая изменчивость и неоднородность структуры. Первые наблюдения искусственного радиоизлучения ионосферы, связанного с воздействием на ионосферу нагревного стенда SPEAR, показали, что даже малой мощности этой установки достаточно для того, чтобы в благоприятных ионосферных условиях генерировалось искусственное радиоизлучение ионосферы, и наблюдались стационарные составляющие спектра этого излучения [12]. Методика исследований После успешной регистрации искусственного радиоизлучения, генерируемого в результате воздействия на ионосферу нагревной установки SPEAR, ставилась задача исследовать структуру спектра стимулированного коротковолнового излучения искусственно модифицированной ионосферы, а также его зависимость от режима работы нагревной установки. Эксперименты проводились в период с 11 по 18 октября 2010 г. и 14-18 ноября 2011 на арх. Шпицберген. Нагрев велся в направлении силовых линий геомагнитного поля (диаграмма направленности передающей антенны отклонялся от вертикали на 8° к югу в плоскости геомагнитного меридиана), а также в географический зенит. Эффективная излучаемая мощность нагревного стенда SPEAR составляла 12 МВт. Следует отметить, что диаграмма направленности антенной системы установки SPEAR по уровню мощности -3 дБ представляет собой эллипс, ширина которого на частоте 4.45 МГц составляет 14° вдоль малой оси и 21° вдоль большой оси. Таким образом, при ориентации диаграммы вертикально вверх, часть излучения попадает в область магнитного зенита, а при ориентации вдоль силовых линий геомагнитного поля - в географический зенит. Регистрация сигнала искусственного радиоизлучения велась циклами по 8 секунд. Для сравнительного анализа использовались временные выборки длительностью 280 мс, которые разбивались на 16 сегментов по которым, с целью сглаживания, проводилось усреднение с применением окна Блэкмана — Харриса. Анализ спектров искусственного радиоизлучения ионосферы проводился по спектральной плотности мощности (СПМ), приведенной к входу системы цифровой обработки сигнала, квадрату модуля когерентности (КМК) смежных каналов радио интерферометрической установки, а также по разности фаз между каналами, рассчитанным методом многоканального спектрального оценивания [10, 13]. 18