1.1.2. Эффект детектирования

Распространение амплитудной огибающей высокочастотного сигнала, возникающей при воздействии на ионосферу мощной радиоволны было наблюдено в 1974г. на станции Зименких, под руководством Г.Г. Гетманцева. Это есть эффект нелинейного детектирования в ионосфере радиосигнала, модулированного по амплитуде низкой частоты F: происходит отфильтровывание высокочастотной составляющей и волна с низкой частотой F свободно распространяется в волноводе Земля – ионосфера. Теоретическое обоснование этого эффекта было дано В.Ю. Трахтенгерцем и Д.С. Котиком в 1975 г. Они обратили внимание на электрический ток J, протекающий всегда в Е-слое ионосферы. Этот ток является следствием взаимодействия потока плазмы солнечного ветра с магнитосферой Земли. Под действием мощной радиоволны, модулированной по амплитуде низкой частоты F, в ионосфере возникают колебания температуры электронов Т^F, имеющие частоту соударения электронов , а следовательно, и проводимость ионосферной плазмы _e^F, благодаря чему возникают колебания ионосферного тока J^F, имеющие частоту F. Эти колебания и генерируют наблюдаемое в волноводе Земля – ионосфера низкочастотное излучение.

Следующим образом возможно изменение концентрации электронов под действием станции. С возрастанием температуры электронов уменьшается коэффициент рекомбинации, т.е. нарушается баланс ионизации и рекомбинации в нижних слоях ионосферы. В результате концентрация плазмы увеличивается. Пропорционально концентрации электронов возрастает проводимость плазмы, а, следовательно, усиливаются и модуляционные токи.

1.1.3. Явления в модифицированной ионосфере

Исследования в Платтевилле [1] показали, что новые явления возникают только под действием мощной обыкновенной радиоволны (О-волны), распространяющейся в вертикальном или близком к вертикальному направлении. Такие явления получили название модификации ионосферы под действием мощных радиоволн. Помимо гигантского ракурсного рассеяния наблюдаются и следующие явления.

1. Структуризация ионосферной плазмы. Кроме определяющих ракурсное рассеяние сильно вытянутых неоднородностей, имеющих размер 5–10м поперек и до 10км вдоль магнитного поля Земли - В, создаются и другие сильно вытянутые вдоль В структуры. Они имеют размер от порядка 100–200м (группа неоднородностей) до 2–5км зона неоднородностей). Происходит самофокусировка возмущающей волны в этих структурах. В результате мощная волна распространяется вдоль магнитного поля Земли и фокусируется в направлении магнитного зенита (MZ).

2. Аномальное поглощение. Мощная волна почти полностью поглощается в ионосфере – отражается 5%, в то время как в обычных случаях, напротив, самопоглощение в ночное время составляет только порядка 5% мощности. Иначе говоря, возникает огромное изменение в поглощении возмущающей ионосферу радиоволны.

3. Широкополосное поглощение. Возникает очень сильное поглощение других радиоволн в ионосфере в полосе частот шириной порядка 100–200кГц в окрестности частоты мощной станции.

4. Искусственное радиоизлучение ионосферы (ИРИ). Возникает очень сильное радиоизлучение из возмущенной области ионосферы на частотах, сдвинутых на 100–300кГц относительно частоты мощной станции.

5. Возбуждение очень сильных собственных колебаний ионосферной плазмы. Колебания плазмы наблюдаются с помощью радаров некогерентного рассеяния и других, специальных мощных радаров, используемых для изучения ионосферы.

6. Эффективное ускорение электронов в ионосферной плазме. Ускоренные электроны наблюдаются с помощью использования радаров некогерентного рассеяния, а также проведения прямых измерений на спутниках.

7. Сильное искусственное оптическое свечение ионосферы. Свечение наблюдается с помощью специальных спектроскопов, фотодетекторов, телескопов и другой фотодиагностической аппаратуры.

Модификация ионосферы мощными радиоволнами происходит в большей степени в F-слое. Иногда аналогичного типа наблюдается в слое Е-спорадическом.