О возможности экспериментов по возбуждению искусственных ультранизкочастотных излучений в ионосфере установкой FENICS на Кольском полуострове

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Разработана численная модель для расчета электромагнитного отклика в ионосфере от заземленных сверхнизкочастотных передатчиков конечной длины L. Такими мега-излучателями являются передатчик ЗЕВС с несущей частотой 82 Гц и установка FENICS, которая может генерировать искусственные излучения на частотах от долей герц до первых сотен герц. Рассчитана амплитуда излучений, возбуждаемых в верхней ионосфере заземленным горизонтальным током, подвешенным над высокоомной земной поверхностью. Высотный профиль параметров плазмы реконструирован с использованием модели ионосферы IRI. Для передатчика ЗЕВС (L = 60 км), запитываемого током 200 А, моделируемые амплитуды электромагнитного отклика в ночной ионосфере могут достигать ~60 мкВ/м, что подтвердилось наблюдениями на спутнике DEMETER. Согласно расчетам, установка FENICS (L = 100 км), запитываемая током 100 A, может генерировать в ночной верхней ионосфере излучение с частотой 10—100 Гц с амплитудой до ~60—70 мкВ/м. Установка FENICS может быть использована для возбуждения искусственных Рс1-пульсаций, которые можно было бы зарегистрировать на низкоорбитальных спутниках (например, CSES). Для создания в ночной ионосфере колебаний на частоте 0.5 Гц с амплитудами магнитной компоненты >1 пТл и электрической >10 мкВ/м необходим ток в антенне FENICS > 140 А.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Пилипенко

Институт физики Земли имени О. Ю. Шмидта Российской академии наук; Институт космических исследований Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: space.soliton@gmail.com
Россия, Москва; Москва

Н. Г. Мазур

Институт физики Земли имени О. Ю. Шмидта Российской академии наук

Email: space.soliton@gmail.com
Россия, Москва

Е. Н. Федоров

Институт физики Земли имени О. Ю. Шмидта Российской академии наук

Email: space.soliton@gmail.com
Россия, Москва

А. Н. Шевцов

Геологический институт — обособленное подразделение Кольского научного центра Российской академии наук

Email: space.soliton@gmail.com
Россия, Апатиты

Список литературы

  1. Rothkaehl H., Parrot M. // J. Atm. Solar-Terr. Phys. 2005. V. 67. P. 821.
  2. Жамалетдинов А.А., Шевцов А.Н., Велихов Е.П. и др. // Изв. РАН. Физ. атм. и океана. 2015. T. 51. C. 826; Zhamaletdinov A.A., Shevtsov A.N., Velikhov E.P. et al. // Izv. Atm. Ocean. Phys. 2015. V. 51. P. 826.
  3. Любчич В.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2021. Т. 85. № 3. С. 378; Lyubchich V.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2021. V. 85. No. 3. P. 268.
  4. Nemec F., Parrot M., Santolik O. // J. Geophys. Res. 2015. V.120. P. 8954.
  5. Пилипенко В.А., Федоров Е.Н., Мазур Н.Г., Климов С.И. // Солн.-земн. физ. 2021. Т. 7. № 3. С. 3; Pilipenko V.A., Fedorov E.N., Mazur N.G., Klimov S.I. // Solar-Terr. Phys. 2021. V. 7. No. 3. P. 105.
  6. Терещенко Е.Д., Терещенко П.Е. // ЖТФ. 2017. Т. 87. C. 453; Tereshenko E.D., Tereshenko P.E. // J. Tech. Phys. 2017. V. 87. P. 453.
  7. Терещенко Е.Д., Терещенко П.Е., Сидоренко А.Е. и др. // ЖТФ. 2018. Т. 88. № 6. С. 907; Tereshchenko E.D., Tereshchenko P.E., Sidorenko A.E. et al. // J. Tech. Phys. 2018. V. 88. No. 6. P. 907.
  8. Ермакова Е.Н., Рябов А.В., Котик Д.С. // Изв. вузов. Радиофиз. 2021. Т. 64. № 3. С. 163; Ermakova E.N., Ryabov A.V., Kotik D.S. // Radiophys. Quant. Electron. 2021. V. 64. No. 3. P. 163.
  9. Fedorov E.N., Mazur N.G., Pilipenko V.A., Vakhnina V.V. // Radio Sci. 2020. V. 55. Art. No. e2019RS006943.
  10. Fedorov E.N., Mazur N.G., Pilipenko V.A. // J. Geophys. Res. 2021. V. 126. Art. No. e2021JA029659.
  11. Федоров Е.Н., Мазур Н.Г., Пилипенко В.А. // Изв. вузов. Радиофиз. 2022. Т. 65. № 9. С. 697; Fedorov E.N., Mazur N.G., Pilipenko V.A. // Radiophys. Quant. Electron. 2023. V. 65. No. 9. P. 697.
  12. Baños A. Dipole radiation in the presence of a conducting half-space. N.Y.: Pergamon, 1966. 263 p.
  13. King R.W.P., Smith G.S., Owens M., Wu T.T. Antennas in matter. Fundamentals, theory and applications. Ch. 11. Cambridge: The MIT Press, 1981.
  14. Собчаков Л.А., Астахова Н.Л., Поляков С.В. // Изв. вузов. Радиофиз. 2003. Т. 46. № 12. С. 1027; Sobchakov L.A., Astakhova N.L., Polyakov S.V. // Radiophys. Quant. Electron. 2003. V. 46. No. 12. P. 1027.
  15. Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. М.: Наука, 1967. 685 с; Ginzburg V.L. Propagation of radiowaves in plasm. Pergamon Press, 1970. 615 p.
  16. Pilipenko V.A., Parrot M., Fedorov E.N., Mazur N.G. // J. Geophys. Res. 2019. V. 124. No. 10. P. 8066.
  17. Беляев П.П., Поляков С.В., Ермакова Е.Н. и др. // Изв. вузов. Радиофиз. 2002. Т. 45. № 2. С. 156; Belyaev P.P., Polyakov S.V., Ermakova E.N. et al. // Radiophys. Quant. Electron. 2002. V. 45. No. 2. P. 156.
  18. Грач В.С., Демехов А.Г. // Изв. вузов. Радиофиз. 2017. Т. 60. № 12. С. 1052; Grach V.S., Demekhov A.G. // Radiophys. Quant. Electron. 2017. V. 60. No. 12. P. 1052.
  19. Guo Z., Fang H., Honary F. // Universe. 2021. V. 7. P. 29.
  20. Пилипенко В.А., Полозова Т.Л., Энгебретсон М. // Косм. иссл. 2012. Т. 50. № 5. C. 355; Pilipenko V.A., Polozova T.L., Engebretson М. // Cosmic Res. 2012. V. 50. No. 5. P. 355.
  21. Boerner D.E. // Surv. Geophys. 1992. V. 13. P. 435.
  22. Ermakova E.N., Kotik D.S., Polyakov S.V. et al. // J. Geophys. Res. 2006. P. 111.
  23. Поляков С.В. // Изв. вузов. Радиофиз. 2008. Т. 51. № 12. С. 1026; Polyakov S.V. // Radiophys. Quant. Electron. 2008. V. 51. No. 12. P. 1026.
  24. Пилипенко В.А. // В сб. “Триггерные эффекты в геосистемах”. М.: ГЕОС, 2013. C. 318.
  25. Гульельми А.В., Зотов О.В. // Физика Земли. 2012. № 6. С. 23; Guglielmi A.V., Zotov O.V. // Phys. Solid Earth. 2012. No. 6. P. 23.
  26. Diego P., Huang J., Piersanti M. et al. // Instruments. 2021. V. 5. No. 1. P. 1.
  27. Dudkin F., Korepanov V., Dudkin D. et al. // Geophys. Res. Lett. 2015. V. 42. P. 5686.
  28. Wu J., Wang Z., Zhang J. et al. // Earth Planets Space. 2023. No. 1. P. 1.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Иллюстрация перехода от реального источника c подвешенным над землей током, заземленным на концах, к модельному с заглубленным током. Квазидипольные линии тока показаны для глубин менее δg

Скачать (174KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Пространственная структура в направлении поперек токового источника амплитуды электрической компоненты |Ex(y)| излучения системы FENICS на частотах от 3 до 50 Гц на высоте 500 км. Проводимость Земли σg = 10–5 См/м. Все кривые соответствуют масштабу излучателя L = 100 км. Также пунктирной линией показана амплитуда электрического поля на частоте 82 Гц, возбуждаемого передатчиком ЗЕВС (L = 60 км)

Скачать (110KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Пространственная структура амплитуды электрических компонент |Ex(y)|, |Ey(y)| излучения системы FENICS в направлении поперек токовой линии на высоте 500 км. Проводимость Земли σg = 10–5 См/м, длина L = 100 км, частота — 0.5 Гц

Скачать (105KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Пространственная структура амплитуды магнитных компонент |Bx(y)|, |By(y)|, |Bz(y)| излучения системы FENICS в направлении поперек токовой линии на высоте 500 км. Проводимость Земли σg = 10–5 См/м, длина L = 100 км, частота — 0.5 Гц

Скачать (119KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024