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 искусственно возмущенной ионосферы методом вертикального зондирования c помощью установки частичных отражений и методом резонансного рассеяния радиоволн искусственными периодическими неоднородностями ионосферной плазмы [1–4]. Они показали, что возмущение F-области, созданное мощным КВ радиоизлучением нагревного стенда, может распространяться на высоты ниже высоты отражения мощной волны на 40–100 км. В июне и октябре 2025 г. были проведены новые эксперименты, целью которых являлось исследование реакции ионосферы на высокочастотный нагрев при воздействии на нее мощной радиоволной обыкновенной поляризации в зенит или в направлении магнитного зенита на частоте 5.828 МГц и зондировании пробными волнами на более низкой частоте 4.3 МГц. Каждый цикл измерений продолжался 15 минут. Стенд СУРА использовался как для возмущения ионосферы и создания искусственных ионосферных неоднородностей разных масштабов, излучая при этом мощные радиоволны в непрерывном режиме, так и в качестве диагностического средства, когда один из трех передатчиков стенда работал в режиме импульсного зондирования ионосферы путем излучения пробных радиоволн. В течение первых пяти минут осуществлялось воздействие на ионосферу, следующие пять минут нагрев не проводился (пауза в работе стенда), а в последующие пять минут каждые тридцать секунд осуществлялся нагрев ионосферы в течение пяти секунд либо в течение каждой минуты проводился 30-секундный нагрев с паузой такой же длительности. За время пятиминутного нагрева в резонансной области взаимодействия мощного радиоизлучения с ионосферной плазмой должны были развиваться искусственные неоднородности различных масштабов, вплоть до километровых, а за время паузы такой же длительности должна была происходить практически полная их релаксация. Особенностью состояния ионосферы в эти периоды было длительное существование на высотах 100–110 км спорадического слоя Е. В докладе приводятся результаты этих исследований. В эксперименте пробные радиоволны 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 принятого пробного сигнала на высотах вблизи высоты отражения пробной радиоволны, что наиболее ярко проявлялись в условиях отсутствия спорадического слоя Е. В других случаях при появлении слоя Es значительно возрастала действующая высота отражения пробной волны в F-области. Рассматривается вопрос о влиянии спорадического слоя Е на пробные волны и о влиянии нагрева ионосферы на слой Es.
Работа выполнена при поддержке РНФ по гранту № 25-27-00031.