УДК 537.876.23
Распределение на поверхности земли напряженности поля низкой частоты, генерируемого
в возмущенной нижней ионосфере
А. В. Мошков, В. Н. Пожидаев
Институт радиотехники и электроники им.
В.А.Котельникова РАН, 125009, Москва, ул. Моховая 11, корп.7
Статья поступила в редакцию 12 октября
2017 г.
Аннотация. На основе спутниковых
экспериментальных данных о параметрах демодулированного низкочастотного
излучения мощного передатчика станции HAARP (Аляска, США) проведено численное
моделирование возможного распределения поля такого источника в волноводе
«Земля-ионосфера». Показано, что в связи с чрезвычайно слабой электромагнитной
связью ионосферы и волновода в случае ионосферного источника, величины
напряженности электрического и магнитного поля волноводных волн относительно
малы и находятся вблизи уровня низкочастотных помех уже в непосредственной
близости к центру распределения. Это приводит к необходимости использования
специальных процедур для обнаружения такого сигнала и измерения его параметров
в целях дистанционной диагностики работы мощных наземных ионосферных станций.
Ключевые
слова: высокоширотная ионосфера, нагревной
стенд, волновод «земля-ионосфера», демодулированные волны низкой частоты,
лучевые траектории.
Abstract.
Modern scientific
programs for studying the Earth's ionosphere and magnetosphere usually include
injection of low-frequency (LF) electromagnetic waves into these plasma media. Note that the
development of high-power ground antennas radiating upward is hampered because
of relatively large dimensions of such antennas and rather high conductivity
of ground at low frequencies. This circumstance has leaded to building in the
late 1960s of Siple Antarctic station located on thick ice substrate. However,
at present, the technology of formation of LF sources on the basis of
demodulation of high-power short-wave radiation of ground-based transmitters
located in North polar regions
is preferable. Modern station acting on the ionosphere is a system that
can not only act intensively on the ionospheric plasma but also control the
conditions and parameters of this action. Currently, the EISCAT (Norway) and
HAARP (Alaska) heating facilities are the most powerful and best equipped with
scientific control instruments. It can be shown that, in the first approximation, this
antenna is equivalent to an electric dipole oriented from the east to the west
in the geomagnetic coordinate system. Some part of the radiation of such an
antenna passes into the upper ionosphere and magnetosphere. Another part of the
LF radiation enters a spherical cavity formed by the lower boundary of the
ionosphere and the Earth's surface (the so-called Earth-ionosphere wave guide).
In this spherical wave channel, LF waves can propagate through distances of
about several thousand kilometers; these waves are recorded by ground-based
receiving instruments. The objective of this paper is to numerically estimate
the structure and strength of the demodulated LF radiation propagated in the
wave guide for the case of HAARP transmitter operation modes. It is shown that
the Earth-ionosphere guide has a very low electromagnetic connectivity with an
ionosphere sources in a frequency range 1…5 kHz due to relatively high optical
density of the ionosphere plasma in this range. A wave guide field strength
decays with rate ~10…15 dB
per 100 km on distances about 100…200 km from the field strength earth
distribution maxima. In
a distance ~500 km this
decay rate has a “traditional” value 1…2 dB per 1000 km average field strength
value is several mkV/m.
Key words: high-latitude ionosphere, heating
facility, demodulated low-frequency waves, ray tracing.
Ссылка на статью:
А.В. Мошков, В.Н. Пожидаев. Распределение на поверхности
земли напряженности поля низкой частоты, генерируемого в возмущенной нижней
ионосфере. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2017. №10. Режим доступа:
http://jre.cplire.ru/jre/oct17/11/text.pdf