Спорадический слой Е в экспериментах по воздействию на ионосферу мощным КВ радиоизлучением

Приведены результаты исследований явлений в нижней ионосфере, в том числе, спорадических, связанных с воздействием на нее мощным высокочастотным радиоизлучением, и развивающихся в регулярных условиях. Нижняя ионосфера (высоты 50–150 км) характеризуется сложным химическим составом, низкой электронной концентрацией в области D, интенсивной динамикой. Вертикальные и горизонтальные движения среды влияют на параметры нейтральной и ионизованной компонент нижней ионосферы. Спорадические слои Е (Es) разного типа, в том числе, короткоживущие, образуются на высотах 90–130 км под действием атмосферных волн. Турбулентность, развивающаяся на высотах ниже уровня турбопаузы, влияет на характеристики сигналов, отраженных и рассеянных искусственными и естественными неоднородностями и регулярными слоями ионизации. Перечисленные явления лежат в русле исследований, выполняемых с помощью диагностических средств, размещенных вблизи нагревного стенда СУРА (56,15 N;46,11 E). В течение ряда лет на стенде СУРА проводились экспериментальные исследования, основанные на диагностике нижней ионосферы методом вертикального зондирования [1–3]. Они показали, что возмущение F-области может распространяться на высоты ниже высоты отражения мощной волны на 40–100 км. В июне 2025 г. был проведен новый эксперимент, целью которого являлось исследование нижней ионосферы на высокочастотный нагрев при воздействии на ионосферу в зенит мощной радиоволной обыкновенной поляризации на частоте 5.828 МГц и ее зондировании пробными волнами на более низкой частоте 4.3 МГц. Каждый цикл измерений занимал 15 минут. За время пятиминутного нагрева в резонансной области должны развиваться искусственные неоднородности различных масштабов, вплоть до километровых, а за время паузы такой же длительности должна была происходить практически полная их релаксация. Стенд СУРА в этих исследованиях использовался как для возмущения ионосферы и создания искусственных ионосферных неоднородностей разных масштабов, излучая мощные радиоволны в непрерывном режиме, так и в качестве диагностического средства, когда один из трех передатчиков стенда использовался в режиме импульсного излучения пробных радиоволн. В течение первых пяти минут осуществлялось воздействие на ионосферу, следующие пять минут нагрев не проводился, и в последующие пять минут каждые тридцать секунд осуществлялся нагрев ионосферы в течение пяти секунд. Особенностью состояния ионосферы в этот период было длительное существование на высотах 100–110 км спорадического слоя Е. В докладе приводятся результаты этих исследований. В эксперименте пробные волны обыкновенной поляризации отражались на истинной высоте 130–170 км, что было существенно ниже высоты отражения мощной радиоволны, а также отражались спорадическим слоем Е с критической частотой до 4,5 МГц. В результате во время воздействия на ионосферу возрастала амплитуда пробного сигнала в нижней ионосфере, и увеличивалась действующая высота отражения пробной волны в F-области. Эти изменения наиболее ярко проявлялись в условиях существования спорадического слоя Е. Рассматривается вопрос о влиянии спорадического слоя Е на пробные волны и влиянии нагрева ионосферы на слой Es.
Работа выполнена при поддержке РНФ по гранту № 25-27-00031.