Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес
оригинального документа
: http://www.cosmos.ru/resonance/1232.html
Дата изменения: Fri Nov 29 03:27:21 2002 Дата индексирования: Tue Oct 2 00:43:29 2012 Кодировка: Windows-1251 Поисковые слова: п п п р п р п р п р п п р п п р п п р п п р п п р п п р п п р п п р п п р п п р п |
![]() |
|||||||
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
Схемы и параметры активных экспериментовВ этом разделе приведены требуемые параметры воздействия для наиболее реалистичных схем активных экспериментов. Параметрическое воздействие на релаксационные колебания радиационных поясов Механизм воздействия связан с модуляцией периода релаксационных колебаний за счет изменения коэффициента отражения свистовых волн R при нагреве ионосферы. Характерный период релаксационных колебаний электронных радиационных поясов составляет
глубина модуляции R, требуемая для реализации параметрической неустойчивости, связана с добротностью релаксационных колебаний соотношением
Это соответствует глубине модуляции электронной температуры в ионосфере
Указанные значения модуляции электронной температуры вполне достижимы в современных экспериментах по нагреву ионосферы мощным радиоизлучением. Возбуждение УНЧ волн в ионосфере и магнитосфере Возбуждение сигналов с контролируемыми параметрами имеет неоценимое значение для целей диагностики. В схеме проекта <<Резонанс>> такие эксперименты позволят решить следующие задачи:
Можно назвать две принципиально различные схемы возбуждения магнитосферных УНЧ волн с Земли.
d H~ [нТ] ~ 3× 10-4 (S/h2) Pпогл [мВт]; (2)где H ~ ' J /(h2 c) - наземное магнитное возмущение без учета влияния ионосферного альвеновского резонатора, Pпогл - эффективная мощность, поглощаемая в ионосфере. Эта оценка справедлива для концентрации электронов в ионосфере Ne ~ 104 см-3, частоты модуляции f ~ 0.3 Гц, скорости конвекции vE ~ 50 м с-1, интегральной педерсеновской проводимости ионосферы SP ~ 30 Ом-1.Рис. 4: Схема возбуждения УНЧ волн при модулированном нагреве ионосферы Отсюда при S/h 2 ~ 0.1-1 и Pпогл ~ 103 мВт, имеем dH ~ ~ 0.03-0.3 нТл.Энергия волн, выходящих в магнитосферу, определяется их <<просачиванием>> через верхнюю стенку ионосферного альвеновского резонатора. Расчеты показывают, что в зависимости от параметров ионосферы, амплитуда магнитного поля волны в магнитосфере может изменяться в широких пределах:
Следует отметить, что приведенные оценки основаны на предположении о поглощении модулированной ВЧ энергии в E-слое ионосферы, выше максимума ионосферной проводимости. В то же время, известно, что на возбуждение УНЧ волн оказывает большое влияние поглощение волн в D-слое. Однако, учет этого фактора требует проведения детальных расчетов, включающих вертикальное распределение модулированного тока и затухания УНЧ волн. Формулу ( 2) надо рассматривать как верхнюю оценку амплитуды возбуждаемых волн. В то же время, эта оценка неплохо согласуется с результатами реальных нагревных экспериментов в авроральных широтах [16]. Возбуждение УНЧ волн наземным излучателем. Успехи в экспериментах по прямому возбуждению УНЧ волн проводной антенной, в качестве которой использовался участок ЛЭП на Кольском п-ове, показывают реальную осуществимость эксперимента по инжекции контролируемого сигнала УНЧ диапазона в магнитосферу (УНЧ аналог известного эксперимента ``Siple''). Регистрация волн и энергичных частиц на спутниках <<Резонанс>> в силовой трубке, сопряженной с УНЧ генератором, даст чрезвычайно интересный материал по взаимодействию волн и частиц в магнитосфере. Геометрия излучателя показана на рис. 5.Рис. 5: Схема возбуждения УНЧ волн наземным излучателем ~ 150 км, токе в цепи I ~ 102 А, расчеты дают следующую оценку амплитуды переменного магнитного поля в ионосфере: dH ~ ~ 0.2 нТл. Проникновение УНЧ волн в магнитосферу подчиняется тем же закономерностям, что и в схеме с модулированным нагревом, и амплитуда волн в магнитосфере оценивается формулой (3).
Возбуждение мелкомасштабных альвеновских вихрей в ионосфере и магнитосфере. Отдельного упоминания заслуживают эксперименты по модификации/стимуляции авроральных явлений. Как показано на предыдущем этапе НИР, высокая переменность авроральных процессов осложняет постановку координированных измерений, в том числе, и задачу привязки траектории спутника к данной силовой линии, поскольку из-за искажения магнитных силовых линий само их направление меняется в пространстве и во времени; кроме того, конвекция выносит силовую трубку вместе с плазмой из области видимости наземного пункта. Тем не менее, представляется важным указать возможные схемы и параметры воздействия на авроральные и субавроральные процессы, результаты которого наилучшим образом можно было бы наблюдать со спутника, находящегося в одной силовой трубке с областью воздействия. К таким экспериментам в первую очередь относятся попытки возбуждения мелкомасштабных альвеновских вихрей в ионосфере. Такие возмущения естественной природы играют важную роль в авроральных процессах ускорения частиц и, возможно, в происхождении суббурь. Искусственное создание альвеновских вихрей в заданный момент времени, позволит провести более детальное изучение их эволюции и проявлений и достичь лучшего понимания взаимосвязей между авроральными явлениями. Для возбуждения мелкомасштабных альвеновских вихрей к настоящему времени предложены две качественно различные схемы [14].
В этой схеме используются две ВЧ антенны, разнесенных на расстояние d (рис.
Действие такой антенны может привести к спонтанному возбуждению альвеновских вихрей при наличии жесткого режима их генерации. Существование такого режима предсказывается теорией [14], но детально этот вопрос к настоящему времени не исследован. Требуемая в этой схеме мощность нагрева (поглощаемая в E-слое) по порядку величины равна [14]
В этой схеме предполагается создание локальных условий для мелкомасштабной неустойчивости магнитосферной конвекции [13] за счет создания вытянутой области повышенной ионизации (рис.
Однако методологически он существенно проще. Рис. 7: Схема возбуждения альвеновских вихрей в ионосфере при нагреве пространственно вытянутой области.
Предыдущая страница Следующая страница | |||||||||||
![]() |
|||||||||||||