Квазистатическая турбулентность плазмы верхней ионосферы при искусственных и естественных возмущениях
На правах рукописи
Мясников Евгений Николаевич
КВАЗИСТАТИЧЕСКАЯ ТУРБУЛЕНТНОСТЬ ПЛАЗМЫ ВЕРХНЕЙ ИОНОСФЕРЫ ПРИ ИСКУССТВЕННЫХ И ЕСТЕСТВЕННЫХ ВОЗМУЩЕНИЯХ
Специальность 01.04.03 – радиофизика
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора физико-математических наук
Нижний Новгород – 2007
Работа выполнена в Федеральном государственном научном учреждении
“Научно-исследовательский радиофизический институт”
Федерального агентства по науке и инновациям России
Научный консультант: доктор физико-математических наук,
старший научный сотрудник
Фролов Владимир Леонтьевич
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,
Костров Александр Владимирович
доктор физико-математических наук, профессор
Марков Герман Анатольевич
доктор физико-математических наук, профессор
Черкашин Юрий Николаевич
Ведущая организация: Институт космических исследований РАН,
(г. Москва)
Защита состоится __ _______ 2007 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.161.01 при Федеральном государственном научном учреждении “Научно-исследовательский радиофизический институт” Федерального агентства по науке и инновациям России (ФГНУ “НИРФИ”) по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Большая Печерская, 25
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГНУ “НИРФИ”
Автореферат разослан “__”_______2007 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
доктор технических наук А.В.Калинин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность задач исследований
Ионосфера Земли является наиболее доступной для экспериментальных исследований областью, содержащей магнитоактивную плазму с открытыми границами, которая подвержена воздействию со стороны солнечного ветра, магнитосферы и нейтральной атмосферы. Её неоднородная структура может служить достаточно чувствительным индикатором разнообразных естественных и искусственных возмущений, оказывающих существенное влияние на состояние окружающей нас среды, и может быть использована для их диагностики. Наибольший интерес здесь представляют исследования неоднородной структуры высокоширотной верхней ионосферы, подверженной наибольшим геофизическим возмущениям, где могут развиваться сильные неоднородности электронной концентрации, оказывающие существенное влияние на условия работы КВ и УКВ систем радиосвязи и спутниковой радионавигации.
На протяжении нескольких последних десятилетий в нашей стране и за рубежом активно развивается научное направление, связанное с исследованием нелинейных эффектов при взаимодействии мощного КВ радиоизлучения с ионосферой. Возбуждение искусственной ионосферной турбулентности, приводящей к развитию неоднородностей, обладающих широким пространственным спектром, позволило исследовать ряд физических процессов, определяющих динамику магнитоактивной плазмы, одним из которых является диффузия флуктуаций электронной концентрации.
Среди задач, объединяющих исследования естественной неоднородной структуры и искусственной ионосферной турбулентности, можно выделить проблемы анизотропии пространственного спектра флуктуаций электронной концентрации и диффузии неоднородностей в верхней ионосфере. Параметр, характеризующий “степень вытянутости” флуктуаций в направлении магнитного поля, является определяющим при оценке значений инкрементов основных низкочастотных неустойчивостей, которые могут приводить к развитию неоднородностей электронной концентрации, в частности, обобщенной градиентно-дрейфовой, токово-конвективной и других. Униполярная диффузия, вызывающая релаксацию квазинейтральных флуктуаций электронной концентрации в верхней ионосфере, сильно возрастает при увеличении их степени вытянутости, что приводит к резкому увеличению порогов этих неустойчивостей. Поэтому для решения вопроса об эффективности различных механизмов неустойчивости в естественной ионосферной плазме принципиально важными оказываются экспериментальные данные о форме трехмерного спектра флуктуаций электронной концентрации.
При исследовании релаксации искусственной ионосферной турбулентности, возбуждаемой в верхней ионосфере мощным коротковолновым радиоизлучением, было установлено, что диффузия сильно вытянутых вдоль магнитного поля мелкомасштабных неоднородностей близка к амбиполярной и происходит существенно медленнее, чем следует из теории униполярной диффузии. Одна из возможностей дать объяснение существующим противоречиям между результатами теории и эксперимента связана с поиском механизмов генерации квазистатических электрических полей, имеющих индукционное происхождение и способных поддерживать флуктуации плотности плазмы.
Метод радиопросвечивания ионосферы сигналами ИСЗ является достаточно доступным и информативным способом получения экспериментальных данных о неоднородной структуре верхней ионосферы. С его помощью был разработан ряд эмпирических моделей, описывающих вероятность возникновения и интенсивность естественных неоднородностей в зависимости от географического положения, сезона, времени суток, геомагнитной и солнечной активности.
Диссертационная работа посвящена исследованию методом радиопросвечивания сигналами ИСЗ спектральных характеристик и анизотропных свойств естественных неоднородностей высокоширотной ионосферы и искусственных, возбуждаемых на средних широтах мощными нагревными КВ стендами. Полученные экспериментальные данные использованы для разработки модели трехмерного пространственного спектра. В диссертации предложены новые механизмы образования неоднородной структуры верхней ионосферы, связанные с генерацией квазистатической турбулентности, источником которой служат вихревые токи, определяющие условия равновесия возмущений плотности плазмы в магнитном поле, и возбуждаемые ими индукционные электрические поля. Полученные результаты использованы при интерпретации накопленных к настоящему времени экспериментальных данных о неоднородной структуре высокоширотной верхней ионосферы и искусственной ионосферной турбулентности.
Цель работы
Экспериментальные исследования методом радиопросвечивания сигналами ИСЗ спектральных характеристик естественных неоднородностей высокоширотной верхней ионосферы и искусственных неоднородностей, возбуждаемых на средних широтах мощными нагревными КВ-стендами. Разработка на базе полученных экспериментальных данных модели трехмерного пространственного спектра флуктуаций электронной концентрации верхней ионосферы при естественных и искусственных возмущениях.
Исследование диффузии искусственных неоднородностей, включая разработку в приближении двухжидкостной магнитной гидродинамики (МГД) механизма генерации вращающихся возмущений плотности плазмы – дрейфовых МГД-волн, позволяющего дать объяснение наблюдаемым в эксперименте: режиму амбиполярной диффузии мелкомасштабных искусственных неоднородностей и широкополосному уширению доплеровских спектров сигналов ракурсного КВ и УКВ рассеяния от области искусственной ионосферной турбулентности.
Выяснение роли известной в литературе обобщенной градиентно-дрейфовой и предложенной в диссертационной работе градиентно-токовой неустойчивостей при формировании в области главного ионосферного провала электронной концентрации локальных структур, содержащих интенсивные мелкомасштабные неоднородности.
Положения, выносимые на защиту
Метод и результаты измерений внутреннего масштаба в направлении геомагнитного поля пространственного спектра флуктуаций электронной концентрации на авроральных и полярных широтах.
Результаты исследований на широтах главного ионосферного провала условий формирования локальных областей, содержащих интенсивные неоднородности километровых масштабов и параметров анизотропии их спектра, модель двухкомпонентного степенного спектра естественных неоднородностей авроральной верхней ионосферы.
Результаты измерений методом радиопросвечивания ионосферы сигналами ИСЗ формы пространственного спектра искусственной ионосферной турбулентности в диапазоне поперечных к магнитному полю масштабов от десятков километров до нескольких десятков метров, определение характерных масштабов, на которых происходит изменение показателя степенного спектра в направлении геомагнитного поля и в ортогональной ему плоскости.
Результаты исследований диффузии искусственных неоднородностей, позволившие экспериментально доказать, что при релаксации мелкомасштабных искусственных неоднородностей, сильно вытянутых вдоль геомагнитного поля, реализуется режим амбиполярной диффузии.
Теоретически найденное решение системы уравнений, описывающих магнитоактивную плазму, дрейфовые МГД-волны. Интерпретация на его основе амбиполярного режима диффузии мелкомасштабных искусственных неоднородностей, эффекта уширения доплеровских спектров сигналов ракурсного КВ и УКВ рассеяния от области искусственной турбулентности.
Градиентно-токовый механизм генерации неоднородностей, позволивший дать объяснение возникновению в авроральной верхней ионосфере плоско-слоистых флуктуаций электронной концентрации.
Научная новизна и практическое значение
При проведении исследований неоднородной структуры высокоширотной ионосферы методом радиопросвечивания сигналами ИСЗ автором собран обширный экспериментальный материал, который позволил установить особенности анизотропии формы трехмерного спектра флуктуаций электронной концентрации в широком диапазоне масштабов, на его основе разработана модель, учитывающая изменение анизотропии пространственного спектра флуктуаций плотности плазмы в направлении магнитного поля и в ортогональной ему плоскости. Проведены экспериментальные исследования по определению формы спектра, процессов развития и релаксации искусственных неоднородностей, возбуждаемых мощным КВ радиоизлучением.
Автором диссертации предложен новый подход к проблеме образования неоднородной структуры верхней ионосферы, основанный на учете индукционных электрических полей, возбуждаемых в магнитоактивной плазме квазистатическими вихревыми токами. В приближении двухжидкостной МГД получено решение, описывающее вращающиеся в магнитном поле возмущения плотности плазмы, на основе которого предложена интерпретация наблюдаемым в эксперименте режиму амбиполярной диффузии мелкомасштабных искусственных неоднородностей и эффекту частотного уширения доплеровских спектров сигналов ракурсного КВ и УКВ рассеяния от области искусственных неоднородностей. Полученные в диссертационной работе экспериментальные результаты о спектральных характеристиках неоднородной структуры верхней ионосферы при естественных и искусственных возмущениях, а также разработанные теоретические модели открывают принципиально новые возможности для изучения механизмов образования неоднородной структуры верхней ионосферы.
Достоверность полученных результатов обусловлена:
- использованием метода радиопросвечивания ионосферы сигналами ИСЗ, зарекомендовавшего себя как достаточно эффективный и теоретически обоснованный способ получения информации об электронном содержании и флуктуациях плазмы на высоте F-слоя ионосферы,
- использованием современных средств и способов статистической обработки данных,
- сопоставлением результатов проведенных исследований с существующими и предложенными в диссертации теоретическими моделями.
Публикации и апробация результатов
По теме диссертации опубликована 21 статья в журналах, входящих в список рекомендованных ВАК (Изв. вузов. Радиофизика, Геомагнетизм и аэрономия, Physics Letters A), 4 статьи в широко известных зарубежных реферируемых журналах (Planetary and Space Science, Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics, Radio Science), более 20 публикаций содержится в научных сборниках, трудах и тезисах всесоюзных (российских) и международных конференций, совещаний и школ, препринтах НИРФИ.
Основные результаты диссертации докладывались на Всесоюзных и Международных совещаниях по неоднородной структуре ионосферы (Ашхабад, 1979; Норильск, 1980; Мурманск, 1984; Калуга, 1989; Н.Новгород, 1991; Lyon, Colorado, 1994), на Всесоюзных и Всероссийских конференциях по распространению радиоволн (Горький, 1981; Н.Новгород, 2002), на Суздальских симпозиумах URSI по модификации ионосферы мощным радиоизлучением (Суздаль, 1991; Uppsala, 1994; Москва, 1998, 2004), на совещании рабочей группы по взаимодействию радиоволн с ионосферой (Santa Fe, 2004), на научной ассамблее COSPAR (France, Paris, 2004), на Международных летних школах по физике космической плазмы (Н.Новгород, 1993, 1995, 1997), а также на научных семинарах НИРФИ, ПГИ КНЦ РАН, ИПФ РАН.
Личный вклад
Автор диссертации на протяжении научной работы в НИРФИ занимался исследованием неоднородной структуры ионосферы методом радиопросвечивания сигналами ИСЗ, спектральной и корреляционной обработкой данных. В основные результаты диссертации по указанной тематике вошли только те, вклад автора в которые был определяющим на всех этапах, включая постановку экспериментов, проведение измерений, обработку и анализ данных, подготовку публикаций. Результаты экспериментальных исследований неоднородной структуры ионосферы, полученные другими методами (ракурсное рассеяние радиоволн, радиотомография), в том числе в соавторстве с диссертантом, используются в диссертации для построения более полной картины неоднородной структуры ионосферы и для обоснования предложенных теоретических моделей. Автор являлся научным руководителем гранта Международного научного фонда R8L000 и инициативных проектов РФФИ 96-02-18500 и 03-05-64636, выполнявшихся совместно НИРФИ и ПГИ КНЦ РАН (г. Мурманск).
Структура и объём диссертации
Диссертация состоит из Введения, пяти глав и Заключения, она содержит 297 страниц текста, включая 74 рисунка, список литературы из 211 названий.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во Введении дана общая характеристика работы и кратко изложено её содержание.
В первой главе содержится обзор экспериментальных данных о неоднородной структуре ионосферы и поставлены задачи диссертационной работы.
В разделе 1.1 приводятся сведения об основных морфологических характеристиках неоднородной структуры верхней ионосферы. Отмечается, что одной из важных особенностей высокоширотной авроральной ионосферы является существование зон “втекающих” и “вытекающих” продольных к геомагнитному полю токов, где образуется главный ионосферный провал – область пониженной концентрации плазмы. Одной из особенностей неоднородной структуры в данной области является образование локальных структур, содержащих интенсивные мелкомасштабные неоднородности электронной концентрации, вызывающие всплески флуктуаций амплитуды и фазы сигналов ИСЗ –“сцинтилляционные пэтчи”.
В разделе 1.2 рассмотрены экспериментальные данные о пространственных спектрах турбулентности мелкомасштабных квазистатических электрических и магнитных полей, наблюдаемых в высокоширотной верхней ионосфере и магнитосфере с помощью датчиков, установленных на космических аппаратах. Измерения показывают, что флуктуационные электрические поля поляризованы ортогонально, а магнитные – преимущественно ортогонально к направлению геомагнитного поля, причем флуктуационные мелкомасштабные электрические и магнитные поля, так же, как и неоднородности плотности плазмы, имеют степенные пространственные спектры, обладающие разными значениями показателей. Данные о соотношении показателей степенных спектров флуктуаций электрического и магнитного полей являются принципиально важными для экспериментальной проверки механизмов, которые могут приводить к образованию неоднородной структуры высокоширотной верхней ионосферы и магнитосферы.
В разделе 1.3 приведены основные результаты исследований параметров искусственной ионосферной турбулентности (ИИТ), возбуждаемой в верхней ионосфере мощным КВ радиоизлучением, полученные методами радиопросвечивания возмущенной области сигналами ИСЗ и ракурсного рассеяния радиоволн в КВ и УКВ диапазонах. Измерения зависимости времени релаксации искусственных неоднородностей от их масштаба позволили определить эффективные коэффициенты поперечной к магнитному полю и продольной диффузии, значения которых оказались близки к соответствующим коэффициентам амбиполярной диффузии. Последнее противоречит теории униполярной диффузии, описывающей расплывание потенциальных флуктуаций в магнитоактивной плазме, и свидетельствует о том, что релаксация сильно вытянутых вдоль магнитного поля мелкомасштабных неоднородностей в верхней ионосфере происходит существенно медленнее, чем следует из теории. Другой экспериментальный факт, обнаруженный при исследованиях ИИТ и не нашедший объяснения в рамках существующих традиционных представлений, связан с широкополосным уширением доплеровских спектров сигналов КВ и УКВ рассеяния, которое свидетельствует о наличии в плоскости, ортогональной магнитному полю, мелкомасштабных хаотических движений флуктуаций плотности плазмы, имеющих радиальное направление.
В разделе 1.4 дано краткое описание предложенного в диссертации подхода к проблеме генерации в магнитоактивной плазме, близкой к идеальной, непотенциальных электрических полей, источниками которых служат флуктуационные квазистатические токи, определяющие условия равновесия плазмы в магнитном поле. В рамках данного подхода было найдено решение, описывающее дрейфовые МГД-волны – вращающиеся возмущения плотности плазмы, антисимметричные по отношению к направлению магнитного поля.
В разделе 1.5 рассмотрен другой тип индукционных электрических полей, которые в авроральной верхней ионосфере могут возбуждаться в присутствии крупномасштабного тока, протекающего в плоскости геомагнитного меридиана.
Во второй главе диссертации представлены результаты экспериментальных исследований неоднородной структуры высокоширотной ионосферы, полученные методом радиопросвечивания сигналами ИСЗ.
В разделе 2.1 рассмотрен метод исследований спектральных характеристик неоднородностей электронной концентрации с помощью радиопросвечивания ионосферы сигналами ИСЗ. В настоящее время при интерпретации экспериментальных данных наиболее часто используется форма трехмерного степенного спектра
здесь направление оси z совпадает с геомагнитным полем, x, y лежат в ортогональной плоскости, ось x – в плоскости магнитного меридиана. В случае, когда коэффициенты анизотропии 
, 
, 
не зависят от волнового числа, измеряемые методом радиопросвечивания одномерные спектры флуктуаций фазы и амплитуды 
имеют показатель 
, отличающийся от показателя 
на единицу. Если спектр 
содержит характерные масштабы, при которых значения показателя степени в различных направлениях становятся разными, то измеряемые значения 
будут зависеть от направления радиопросвечивания. Наиболее простой данная зависимость оказывается для гауссовой формы спектра в направлении магнитного поля
.
В этом случае форма измеряемого спектра мерцаний зависит от угла радиолуча с магнитным полем 
и от угла между проекциями на плоскость фазового экрана, ортогональную радиолучу, направлений скорости движения ИСЗ и магнитного поля. В частности, при углах 
показатель степенного спектра флуктуаций амплитуды и фазы сигнала увеличивается на единицу 
.
В разделе 2.2 приведены результаты измерений внутреннего, продольного к геомагнитному полю, масштаба пространственного спектра неоднородностей в полярных (арх. Шпицберген, 78,7°с.ш. 18,2°в.д.) и авроральных (п. Верхнетуломский, Мурманская область, 68,8°с.ш. 32,4°в.д.) широтах, полученные при радиопросвечивании ионосферы сигналами ИСЗ на частотах 150 и 400 МГц. На основе сопоставления экспериментальных данных и численного моделирования зависимости формы спектров амплитудных мерцаний от направления радиопросвечивания показано, что для неоднородностей с поперечными масштабами 
км значение внутреннего масштаба в направлении магнитного поля составляет 
км в области полярных широт и 
км на авроральных широтах.
В разделе 2.3 по данным радиопросвечивания ионосферы сигналами ИСЗ, полученным на арх. Шпицберген, исследуются особенности пространственного распределения “сцинтилляционных пэтчей”, регистрировавшихся при различных углах радиолуча с магнитным полем. Математическое моделирование зависимости индекса мерцаний от широты показало, что крупномасштабные области, содержащие интенсивные мелкомасштабные неоднородности с масштабами 
км, должны иметь характерные размеры в восточно-западном направлении (
) и вдоль геомагнитного поля (
), существенно превышающие их северо-южный размер (
). Отношение внешних масштабов 
:
:
для таких областей составляло (50 : 20 : 1); (20 : 20 : 1); (20 : 10 : 1); (10 : 5 : 1). Поскольку наблюдавшиеся значения северо-южного размера таких структур составляли 
км, то их протяженность в направлении геомагнитный восток--запад должна превышать 
км.
В разделе 2.4 приведены результаты измерений с помощью пространственно разнесенного приема сигналов ИСЗ параметров дифракционной картины, создаваемой на поверхности Земли флуктуациями амплитуды сигналов орбитальных ИСЗ на частотах 150 и 400 МГц. Эксперимент проводился на базе экспедиции ПГИ КНЦ РАН в п.Верхнетуломский при участии А.А.Боголюбова, В.И.Косолапенко, В.А.Кряжева, В.А.Черемного. Полученные данные показали, что скорость движения дифракционной картины, измеряемая по значениям времен относительных сдвигов кросскорреляционных функций в пространственно разнесенных точках, в значительной степени определяется направлением распространения радиоволны по отношению к геомагнитному полю, при этом вектор скорости движения фазового фронта ортогонален к проекции геомагнитного поля на плоскость фазового экрана.
В разделе 2.5 приведены результаты измерений высотного распределения мелкомасштабных неоднородностей, полученные методом кросспектрального анализа пространственно разнесенного приема амплитуд сигналов орбитальных ИСЗ на частотах 150 и 400 МГц. Было показано, что генерация неоднородностей с масштабами 
км в авроральной ионосфере первоначально происходила в локальных структурах, сильно вытянутых вдоль геомагнитного поля и восточно-западного направления, которые при дальнейшем развитии образовывали области, занимавшие протяженный интервал по широте. Характерное время формирования и разрушения таких структур в условиях слабой геомагнитной активности составляло порядка и более одного часа. Наиболее узкие по широте зоны мерцаний наблюдались на этапе их развития в направлении, близком к восточно-западному, что указывает на возможность существования в авроральной ионосфере механизмов генерации плоско-слоистых мелкомасштабных неоднородностей, приводящих к наиболее эффективному расслоению плазмы в северо-южном направлении.
В разделе 2.6 исследуются процессы формирования локальных “сцинтилляционных пэтчей” на авроральных широтах в области главного ионосферного провала. Для измерений использовались данные об амплитудных мерцаниях сигналов ИСЗ на частотах 150 и 400 МГц и разностной фазы сигналов, дававшие информацию о зависимости от широты полного электронного содержания – концентрации плазмы, проинтегрированной в направлении радиолуча ИСЗ. Измерения показали, что при переходе от дневного к вечернему времени суток северная граница провала смещалась в направлении с севера на юг с характерной скоростью 
м/c. Движение плазмы в этом направлении сопровождалось увеличением северного градиента полного электронного содержания, максимальное значение которого наблюдалось приблизительно в интервале (2223) часов местного времени. Разрушение градиента концентрации сопровождалось усилением мелкомасштабных неоднородностей.
В разделе 2.7 анализируются данные радиопросвечивания высокоширотной ионосферы сигналами орбитальных ИСЗ на когерентных частотах 150 и 400 МГц (п. Верхнетуломский), полученные в период работы станции некогерентного рассеяния EISCAT (69,6°с.ш., 19,2° в.д.) по программе CP-3-F в режиме сканирования диаграммы направленности в плоскости магнитного меридиана. Результаты измерений позволили провести сопоставление высотно-широтных профилей электронного содержания, полученных методами радиопросвечивания и некогерентного рассеяния, также были проанализированы данные о соответствующих профилях температур электронной и ионной компонент, скоростях дрейфа плазмы на высотах F-слоя. Было показано, что в дневных магнитоспокойных условиях при отсутствии резких широтных градиентов полного электронного содержания и при западном направлении дрейфа плазмы мелкомасштабные неоднородности преимущественно возникали в области минимума концентрации и максимума электронной температуры. В вечернее время при том же направлении дрейфа образование наиболее интенсивных неоднородностей преимущественно происходило на северном градиенте полного электронного содержания. При смене направления дрейфа с западного на восточное вблизи местной полуночи образование наиболее интенсивных неоднородностей происходило в области южного градиента электронной концентрации. Обнаруженная особенность в развитии мелкомасштабных неоднородностей свидетельствует о наличии механизма их генерации, связанного со взаимными направлениями скорости дрейфа и крупномасштабного градиента плазмы.
В разделе 2.8 анализируются спектры флуктуаций амплитуды на частотах 150, 400 МГц и разностной фазы для регистраций, полученных в эксперименте, описанном в разделе 2.7. Было показано, что в области максимума интенсивности мерцаний, наблюдавшегося в центре локального “сцинтилляционного пэтча”, имело место увеличение показателей степенных спектров как фазовых, так и амплитудных флуктуаций сигналов до значений 
, в то время как на его краях показатели уменьшались до значений 
. Наибольшее увеличение интенсивности мерцаний имело место для флуктуаций разностной фазы и убывало для флуктуаций амплитуды с увеличением частоты сигналов от 150 до 400 МГц. Последнее свидетельствовало о том, что анизотропия неоднородностей в восточно-западном направлении уменьшается при уменьшении их поперечного к геомагнитному полю масштаба. Оценки показали, что характерный масштаб изотропизации спектра флуктуаций электронной концентрации в плоскости, ортогональной магнитному полю, составляет 
м.
Предложена модель двухкомпонентного спектра, согласно которой неоднородности с масштабами 
являются аксиально симметричными и имеют степенной спектр вида 
с показателем 
. В области масштабов 
форма спектра становится трехмерной степенной. Коэффициент, характеризующий анизотропию степенного спектра в направлении север-юг, описывается зависимостью
согласно которой в данном направлении имеет место увеличение показателя степени 
. Увеличение показателя степенного спектра в области малых 
при 
приводит к быстрому насыщению спектральной плотности в этом направлении, что позволяет дать объяснение малым северо-южным размерам локальных структур.
В третьей главе диссертации представлены результаты экспериментальных исследований искусственной ионосферной турбулентности (ИИТ), возбуждаемой на средних широтах мощным КВ радиоизлучением. Измерения проводились на базе нагревных стендов НИРФИ п. “Зименки” (56,15° с.ш., 44,3°в.д.) и п. Васильсурск стенд “Сура” (56,1°с.ш., 43,1°в.д.), часть данных была получена на стенде “Гиссар” (38,5°с.ш., 68,6°в.д.), находившемся вблизи г.Душанбе.
В разделе 3.1 приведены результаты измерений высотного распределения искусственных неоднородностей, полученные при помощи пространственно разнесенного приема сигналов низко орбитальных ИСЗ на частоте 136 МГц, и формы спектра ИИТ на разных высотах, выполненные при радиопросвечивании возмущенной области сигналом геостационарного ИСЗ ATS-6 на частоте 40 МГц. Полученные данные позволили сделать вывод о переносе искусственных возмущений от уровня отражения мощной радиоволны до высот, существенно превышающих максимум F-слоя. Эффективная скорость переноса по высоте неоднородностей километровых масштабов либо их источника составила 
м/с. Измерения формы спектра искусственных неоднородностей на разных высотах показали, что вблизи уровня отражения волны накачки на масштабах 
м образуется широкополосный максимум, в области которого наблюдается степенной закон убывания спектральной плотности 
с показателем степени 
. В диапазоне масштабов 
, так же, как и для интервала высот, превышавшего высоту отражения мощной КВ радиоволны, спектр мерцаний был монотонным степенным с показателем 
, значение которого было близко к показателю, наблюдавшемуся при радио просвечивании естественных ионосферных неоднородностей. При измерениях формы спектра в направлении север-юг, выполненных при радиопросвечивании ИИТ сигналами орбитальных ИСЗ на частоте 150 МГц, также был обнаружен аналогичный максимум на масштабах 
км. Полученные данные позволили сделать вывод об изотропии формы спектра в плоскости, ортогональной геомагнитному полю, в диапазоне масштабов 
м.
В данном разделе приведены результаты первого эксперимента, позволившего дать оценку внутреннему масштабу спектра ИИТ в направлении геомагнитного поля. Для этого были использованы данные, полученные при радиопросвечивании ИИТ, создаваемой при работе стенда “Зименки”, сигналом орбитального ИСЗ на частоте 150 МГц, принимавшимся в том же пункте. Для пролета ИСЗ, имевшего минимальный угол радиолуча с магнитным полем 
, было получено значение 
км.
В разделе 3.2 приводятся результаты радиопросвечивания ИИТ сигналами орбитальных ИСЗ на когерентных частотах 150 и 400 МГц. Нагрев ионосферы осуществлялся при помощи стенда “Сура” с использованием трех радиопередатчиков, работавших в режимах когерентного и некогерентного сложения мощностей. Прием сигналов проводился на п. “Зименки”, расположенном в 100 км к западу от нагревного стенда. Было показано, что в условиях освещенной Солнцем ионосферы флуктуации фазы и амплитуды сигналов оказываются существенно слабее, чем в ночное время. Спектральная обработка флуктуаций фазы показала различие в форме спектра ИИТ на северном и южном краях возмущенной области. Значения показателей степени спектров флуктуаций фазы для крупных масштабов 
км для северного участка составили 
, для южного 
. Для масштабов 
спектры имели примерно одинаковые значения показателей 
, масштаб, на котором происходило уменьшение показателя, составил 
км.
В разделе 3.3 приводятся результаты эксперимента по радиотомографии области ИИТ, создаваемой стендом “Сура”, проводившегося в августе 2002 г. совместно НИРФИ и ПГИ КНЦ РАН. Приём сигналов ИСЗ на частотах 150 и 400 МГц осуществлялся в трех пунктах, один из которых находился непосредственно вблизи стенда “Сура”, второй – в п. Арья (57,5°с.ш., 46,0°в.д.) в 150 км к северу от него, третий – в п. Сеченово (55,2°с.ш., 45,9°в.д.) на расстоянии 100 км к югу от стенда. При работе стенда “Сура” использовались режимы как с вертикальным, так и наклонным положениями диаграммы направленности стенда, при которых главный лепесток изменял направление в плоскости магнитного меридиана в пределах (812)° от вертикали на юг, в этом случае распространение нагревной радиоволны на южном краю возмущенной области происходило в направлении, близком к геомагнитному полю. В течение эксперимента был получен массив данных из более двадцати пролетов ИСЗ, в которых радиопросвечивание возмущенной области осуществлялось в пределах угловых размеров диаграммы направленности стенда. Результаты реконструкции крупномасштабных возмущений концентрации, полученные Е.Д.Терещенко и Б.З.Худуконом, показали, что наиболее сильные изменения наблюдались в ночных условиях и составляли 
1/м3 при среднем значении 
1/м3. Размер возмущенной области в направлении магнитного поля в ночных условиях в ряде случаев был более 400 км при средней высоте порядка 
км. Характерный размер области ИИТ в направлении север-юг составлял 
км, т.е. превосходил горизонтальный размер главного лепестка диаграммы направленности стенда “Сура”. В ряде случаев наблюдались локальные области, содержащие интенсивные мелкомасштабные неоднородности, их характерные размеры в направлении север-юг составляли (1020) км. Следует отметить, что подобные структуры наблюдались также при радиопросвечивании естественных неоднородностей на авроральных широтах. При радиопросвечивании ВО под малыми углами радиолуча с магнитным полем 
наблюдалось уменьшение показателя степенных спектров амплитудных и фазовых флуктуаций. Значение внутреннего масштаба ИИТ в направлении магнитного поля в ночных магнитоспокойных условиях составило 
км. Было показано, что для волновых чисел 
форма спектра флуктуаций электронной концентрации в направлении магнитного поля может быть описана степенной формой с показателем
, существенно превышающим показатель 
.
В разделе 3.4 приводятся результаты измерений времени диффузии искусственных неоднородностей для масштабов 
м
км, полученные методами ракурсного рассеяния в КВ (1020) МГц и УКВ (5080) МГц диапазонах радиоволн и при радиопросвечивании ИИТ сигналом геостационарного ИСЗ ATS-6 на частоте 40 МГц. Измерения проводились совместно НИРФИ и сотрудниками КГУ им В.И.Ленина А.М.Насыровым, А.В.Коровиным, Е.В.Проскуриным и Н.Н.Ягновым. Зависимость времени релаксации от масштаба имела вид: 
, показатель 
для масштабов 
принимал значение 
, причем масштаб 
зависел от времени суток. В дневное время он составлял 
м, при этом время релаксации неоднородностей с масштабом порядка 
было 
с. В вечернее время суток он уменьшался до значений 
м, а ночью в отдельные периоды наблюдений составлял 
м. По значениям 
в диапазоне масштабов 
был определен эффективный коэффициент диффузии, 
м2/с, значение которого совпало с коэффициентом амбиполярной поперечной диффузии плазмы 
, здесь 
и 
температуры электронов и ионов, 
, 
и 
масса, частота соударений и гирочастота электронов соответственно. Для масштабов 
показатель уменьшался до 
. На основе данных о величине внутреннего масштаба ИИТ в направлении магнитного поля 
км был определен коэффициент диффузии 
м2/с, который оказался близким к коэффициенту амбиполярной продольной диффузии плазмы 
, здесь 
частота соударений ионов с нейтральными частицами, 
масса иона. Полученные данные позволили сделать вывод о том, что при релаксации мелкомасштабных искусственных неоднородностей имеет место режим амбиполярной диффузии. Он является существенно более медленным, чем униполярная диффузия флуктуаций концентрации магнитоактивной плазмы и может быть реализован только при условии запирания вихревых токов “короткого замыкания”.
В разделе 3.5 анализируются данные эксперимента по просвечиванию области ИИТ радиоизлучением дискретного источника “Кассиопея-А” на частоте 25 МГц, сопровождавшегося измерениями доплеровских спектров сигналов ракурсного КВ рассеяния на частотах (1520) МГц. Измерения проводились совместно НИРФИ и РИ АН Украины с использованием радиотелескопа ФАР УТР-2. расположенного в п. Граково Харьковской обл. (49,7°с.ш., 36,8°в.д.). Доплеровские спектральные измерения выполнялись Ю.М.Ямпольским, А.В.Колосковым, В.С.Белеем. Было установлено наличие широкополосного спектрального уширения, возникавшего спустя несколько секунд после появления рассеянного сигнала от области ИИТ. Его величина составляла 
Гц в диапазоне частот 
МГц и возрастала пропорционально частоте. В условиях стационарного нагрева величина уширения не зависела от среднего сдвига частоты, времени суток и сезона года. Время релаксации широкополосной компоненты по порядку величины совпадало с характерным временем релаксации рассеянного сигнала. Измерения, выполненные с использованием антенны ФАР УТР-2, имевшей ширину главного лепестка в горизонтальном (восточно-западном) направлении порядка одного градуса, показали, что величина уширения не зависит от углового размера возмущенной области. Последнее дало основание предположить о наличии в возмущенной области хаотических мелкомасштабных движений флуктуаций плазмы, имеющих радиальное по отношению к вектору рассеяния направление.
В этом же разделе приведены результаты аналогичного эксперимента с использованием сигнала квазигеостационарного ИСЗ на частоте 243 МГц, принимавшегося на территории обсерватории КГУ (55,8°с.ш., 48,3°в.д.). Для работы использовались интервалы времени (2201) часов мск, когда радиолуч ИСЗ пересекал возмущенную область. Данные о скорости дрейфа неоднородностей, полученные методом ракурсного КВ рассеяния с помощью бистатического радара на базе ФАР УТР-2, использовались для перевода частотных спектров флуктуаций амплитуды сигнала ИСЗ в пространственные. Было показано, что интервал масштабов, на которых наблюдались спектры амплитудных флуктуаций с показателями степени 
составлял 
м. Относительные флуктуации электронной концентрации в области масштабов 
м, отвечавших максимуму интенсивности в спектре ИИТ, составляли 
. Для меньших масштабов показатель степени резко увеличивался и принимал значения 
.
При измерении времени диффузии искусственных неоднородностей по данным мерцаний амплитуды сигнала ИСЗ была использовала методика разделения флуктуаций на составляющие, отвечавшие разным масштабам пространственного спектра ИИТ, что позволило в значительной степени конкретизировать характер зависимости времени релаксации от масштаба неоднородностей в диапазоне 
м. Было показано, что зависимость 
, близкая к квадратичной, в ряде случаев наблюдалась вплоть до 
м, причем в диапазоне 
время релаксации практически не зависело от 
. По значению коэффициента продольной диффузии
м2/с, взятому из ранее проведенных экспериментов,
был определен внутренний масштаб ИИТ в направлении магнитного поля, составивший 
км.
В четвертой главе диссертации дан краткий обзор известных ранее решений системы квазигидродинамических уравнений, описывающих диффузию неоднородностей в магнитоактивной плазме низкого давления, изложен новый подход к задаче, в котором в дрейфовом приближении учитывается влияние квазистатического электрического поля, генерируемого диамагнитным током, протекающим в возмущении плотности плазмы.
В разделе 4.1 приведена система двухжидкостных квазигидродинамических уравнений для магнитоактивной плазмы низкого давления.
В разделе 4.2 приводится известное решение, описывающее униполярную диффузию квазинейтральных возмущений электронной концентрации в магнитоактивной плазме, основной особенностью которого является наличие токов “короткого замыкания”, протекающих в плоскостях, проходящих через направления внешнего магнитного поля 
и локального градиента концентрации плазмы. В диапазоне волновых чисел 
токи короткого замыкания оказывают принципиальное влияние на релаксацию возмущений плазмы, приводя к резкому увеличению диффузионного декремента.
В разделе 4.3 рассмотрен режим амбиполярной диффузии. Необходимыми условиями его реализации при наличии потенциального поляризационного электрического поля являются сильные возмущения концентрации либо специальные граничные условия, запрещающие токи короткого замыкания.
В разделе 4.4 приведено решение, описывающее диффузию непотенциальных флуктуаций плазмы, в котором учитываются флуктуации магнитного поля, вызванные токами короткого замыкания. Показано, что учет последних в области малых масштабов неоднородностей не влияет на режим униполярной диффузии.
В разделе 4.5 рассмотрены дрейфовые квазигидродинамические волны, возникающие в пространственно неоднородной магнитоактивной плазме. Развитие дрейфово-диссипативной неустойчивости в лабораторной плазме вызывает аномальную диффузию, в верхней ионосфере её действие ограничено высоким значением порога.
Результаты проведенного анализа показали, что ни одно из известных ранее решений, описывающих диффузию магнитоактивной плазмы, не может дать объяснение наблюдаемому в экспериментах амбиполярному режиму диффузии мелкомасштабных искусственных неоднородностей.
В разделе 4.6 рассмотрен предложенный в диссертации механизм генерации мелкомасштабных индукционных электрических полей. В приближении двухжидкостной МГД получено выражение для квазистатического электрического поля, возникающего при дифференциальном вращении возмущения плотности плазмы в регулярном магнитном поле. Данное поле может быть определено как отношение силы Ампера, действующей на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, к величине элементарного заряда
,
здесь 
плотность диамагнитного тока, определяющего равновесие возмущения плотности плазмы в магнитном поле, при котором градиент поперечного газокинетического давления компенсируется плотностью силы Ампера
.
В разделе 4.7 для возмущений вида плоских волн получено решение, описывающее гидродинамические и квазистатические электромагнитные поля, возникающие при наличии рассмотренного в разделе 4.6 индукционного электрического поля. Получены поляризационные соотношения, определяющие соотношения их амплитуд, направления в пространстве и фазовые сдвиги. Показано, что возмущения плотности плазмы, отвечающие данному решению, являются антисимметричными к направлению магнитного поля 
. Получено дисперсионное уравнение для дрейфовой МГД-волны, имеющее вид волны де Бройля для частицы в свободном пространстве
.
В разделе 4.8 получено уравнение, описывающее эволюцию волнового пакета дрейфовых МГД-волн, которое при наличии мелкомасштабных неоднородностей плазмы и условии малости относительных флуктуаций электронной концентрации 
имеет вид известного кубического уравнения Шредингера и описывает вращающиеся с частотой порядка дрейфовой волновые структуры. Направление вектора вращения 
возмущений плотности плазмы совпадает с направлением ларморовского вращения в магнитном поле положительно заряженного иона. Рассмотрена неустойчивость дрейфовых МГД-волн, возникающая при наличии мелкомасштабных неоднородностей с заданным пространственным спектром. Данная неустойчивость может возникать при генерации ИИТ мощным КВ радиоизлучением и приводить к развитию гиротропной (вращательно неинвариантной) турбулентности плазмы в верхней ионосфере.
В разделе 4.9 показано, что мелкомасштабные индукционные электрические поля, генерируемые во вращающихся возмущениях плотности плазмы, вызывают запирание токов короткого замыкания, что приводит к наблюдаемому в экспериментах по релаксации ИИТ амбиполярному режиму диффузии. Наличие групповой скорости дрейфовых МГД-волн, имеющей радиальное направление, позволяет дать объяснение уширению доплеровских спектров сигналов ракурсного рассеяния. Характерная частота уширения на частотах (1020) МГц составляет 
Гц.
В пятой главе рассматриваются обобщенная градиентно-дрейфовая и токово-конвективная неустойчивости неоднородной магнитоактивной плазмы. Применительно к области главного ионосферного провала предложен новый механизм генерации неоднородностей – градиентно-токовая неустойчивость, возникающая при наличии крупномасштабного неоднородного тока, заданного сторонним источником.
В разделе 5.1 рассматривается система электрических полей и токов в области главного ионосферного провала электронной концентрации. Отмечается, что в верхней авроральной ионосфере в зоне существования крупномасштабных продольных к геомагнитному полю токов должен протекать регулярный поперечный ток 
, плотность которого неоднородна вдоль магнитного поля 
и направления внешнего электрического поля 
.
В разделе 5.2 применительно к области главного ионосферного провала рассмотрены градиентно-дрейфововая и токово-конвективная неустойчивости, возникающие в неоднородной плазме при наличии крупномасштабного электрического поля, имеющего компоненты 
и 
. Показано, что основной причиной, осложняющей их развитие, является требование сильной вытянутости возмущений вдоль магнитного поля, составляющей 
, где 
и 
продольная и поперечная (педерсеновская) проводимости плазмы соответственно. Данный эффект является следствием “закорачивания” флуктуационных потенциальных электрических полей токами “короткого замыкания.”
В разделе 5.3 показано, что система токов, протекающих в области главного ионосферного провала, вызывает генерацию неоднородного вихревого электрического поля 
, осуществляющего перенос плазмы в направлении крупномасштабного градиента электронной концентрации.
В разделе 5.4. предложен новый механизм генерации неоднородностей – градиентно-токовая неустойчивость, которая в области главного ионосферного провала может приводить к генерации плоско-слоистых неоднородностей, вытянутых в плоскости, проходящей через направление магнитного поля и ортогональной направлению регулярного градиента концентрации.
В разделе 5.5 рассмотрена градиентно-токовая неустойчивость сильно ионизованной плазмы. Получены выражения для инкремента и шира дрейфовой скорости, на основе которых показано, что развитие данной неустойчивости должно приводить к нарушению симметрии возмущений в плоскости протекания вихревого крупномасштабного тока.
В разделе 5.6 приведено сопоставление инкрементов градиентно-дрейфовой, токово-конвективной и градиентно-токовой неустойчивостей. Показано, что градиентно-токовая неустойчивость является наиболее предпочтительным механизмом образования неоднородной структуры верхней высокоширотной ионосферы в области главного ионосферного провала.
В Заключении сформулированы основные результаты диссертации.
Основные результаты
1. Определен внутренний масштаб пространственного спектра неоднородностей плазмы верхней высокоширотной ионосферы, определяющий диссипацию флуктуаций электронной концентрации в направлении геомагнитного поля. Его значение при слабой геомагнитной активности в области полярных широт (~79°с.ш.) составляет 
км, на авроральных широтах (~69°с.ш.) – 
км.
2. Показано, что в верхней ионосфере на широтах главного ионосферного провала при переходе от вечернего к ночному времени суток образование локальных структур, содержащих мелкомасштабные (
км) неоднородности электронной концентрации, ответственные за повышенный уровень флуктуаций сигналов ИСЗ (“сцинтилляционные пэтчи”), происходит преимущественно в области резкого крупномасштабного градиента концентрации плазмы, направленного на север, и сопровождается его движением на юг со скоростью 
м/с. Размеры таких структур в северо-южном направлении первоначально составляют от нескольких единиц до десятков километров, при этом они сильно вытянуты вдоль геомагнитного поля и в направлении, ортогональном регулярному градиенту концентрации плазмы. При дальнейшей эволюции в течение времени порядка и более одного часа широтный размер области, занимаемой мелкомасштабными неоднородностями, увеличивается до нескольких сотен километров.
3. Предложена модель двухкомпонентного степенного пространственного спектра флуктуаций электронной концентрации, ответственных за наблюдаемые на авроральных широтах “сцинтилляционные пэтчи”, согласно которой мелкомасштабные неоднородности 
м, изотропны в плоскости, ортогональной геомагнитному полю, и сильно вытянуты вдоль его направления. Показатель пространственного степенного спектра 
в плоскости, ортогональной магнитному полю, составляет 
, в направлении магнитного поля он существенно больше 
. Для масштабов 
показатель степени спектра в направлении минимального размера структуры (север-юг) увеличивается до значений 
, что приводит к увеличению степени вытянутости неоднородностей в восточно-западном направлении с ростом их масштаба. Характерные внешние масштабы спектра в таких структурах составляют: в направлении север-юг 
км, в восточно-западном направлении и вдоль геомагнитного поля 
км.
4. Показано, что пространственный спектр искусственной ионосферной турбулентности, возбуждаемой мощным КВ радиоизлучением на средних широтах вблизи уровня отражения мощной волны накачки обыкновенной поляризации, в диапазоне масштабов 
м имеет степенной вид 
с показателем 
, внутренний масштаб в направлении геомагнитного поля составляет 
км. Неоднородности, возбуждаемые в диапазоне масштабов 
, имеют степенной спектр с показателем 
, близким к показателю степенного спектра естественных неоднородностей, и могут занимать область высот, значительно превышающую высоту максимума F-слоя.
5. Получена зависимость времени релаксации искусственных неоднородностей, возбуждаемых мощным КВ радиоизлучением, от масштаба 
, в которой показатель степени составляет 
при 
и 
при 
. Значение характерного масштаба, на котором изменяется показатель 
, в дневных условиях составляет 
м, в вечернее и ночное время он уменьшается до значений 
м. При измерении времени релаксации искусственных неоднородностей в вечернее время суток в северной части возмущенной области данный масштаб составлял 
м, при этом значение показателя степени 
в области 
было близко к нулю. Определены коэффициенты эффективной поперечной и продольной диффузии, значения которых близки к коэффициентам амбиполярной поперечной (электронной) и продольной (ионной) диффузии.
6. В приближении двухжидкостной магнитной гидродинамики получено новое решение – дрейфовая МГД-волна, которая удовлетворяет комплексному параболическому уравнению, имеющему вид однородного уравнения Шредингера, и описывает вращающиеся со скоростью порядка дрейфовой возмущения плотности плазмы, антисимметричные по отношению к направлению внешнего магнитного поля. На основе данного решения предложена интерпретация режима амбиполярной диффузии мелкомасштабных неоднородностей и эффекта частотного уширения доплеровских спектров сигналов ракурсного рассеяния КВ и УКВ радиоволн, наблюдавшихся в экспериментах по созданию искусственной ионосферной турбулентности.
7. Предложен новый механизм генерации неоднородностей высокоширотной ионосферы – градиентно-токовая неустойчивость, возникающая при наличии квазистатического крупномасштабного тока, протекающего в плоскости, проходящей через направления регулярного магнитного поля и крупномасштабного градиента концентрации. Показано, что в области главного ионосферного провала данная неустойчивость может приводить к образованию плоско-слоистых неоднородностей, вытянутых в плоскости, ортогональной направлению крупномасштабного градиента плазмы, наблюдаемых в экспериментах по радиопросвечиванию ионосферы сигналами ИСЗ.
Совокупность полученных в диссертационной работе результатов об особенностях спектров ионосферных неоднородностей при естественных и искусственных возмущениях, а также разработанные теоретические модели, описывающие генерацию электрических полей в ионосфере, можно квалифицировать как крупное достижение в решении проблемы формирования неоднородной структуры верхней ионосферы километровых и субкилометровых масштабов.
Список основных публикаций по теме диссертации
1. Митякова Э.Е., Мясников Е.Н., Рахлин А.В. Предварительные результаты измерений высотного распределения неоднородностей ионосферы, возбуждаемых мощным коротковолновым радиоизлучением \\ Изв. вузов. Радиофизика. 1976. Т. 20, № 6. С. 939-940.
2. Ерухимов Л.М., Митякова Э.Е., Мясников Е.Н., Поляков С.В., Рахлин А.В.,
Синельников В.М. О спектре искусственных неоднородностей на разных высотах // Изв. вузов. Радиофизика. 1976. Т. 20, № 12. C.1814-1820.
3. Ерухимов Л.М., Ковалев В.И. Лернер А.М. Мясников Е.Н., Поддельский И.Н., Рахлин А.В. О спектре крупномасштабных искусственных неоднородностей в F-слое ионосферы // Изв. вузов. Радиофизика. 1978. Т. 22, № 10. С. 1278-1281.
4. Ерухимов Л.М., Фролов В.Л., Мясников Е.Н. Релаксация искусственной ионосферной турбулентности // Всес. совещ. по неоднородной структуре ионосферы, тез. докл. Ашхабад, 1979. С. 29-32.
5. Ерухимов Л.М., Метелев С.А., Мясников Е.Н., Рахлин А.\,В., Урядов В.П., Фролов В.Л. Экспериментальные исследования искусственной ионосферной турбулентности. В сб. Тепловые нелинейные явления в плазме. - Горький, ИПФ АН СССР, 1979. С. 7-45.
6. Ерухимов Л.М., Мясников Е.Н., Максименко О.И. О неоднородной структуре верхней ионосферы // Ионосферные исследования. № 30. - М.: Сов. радио, 1980. С. 27-48.
7. Ерухимов Л.М., Мясников Е.Н. Неоднородности и механизмы их генерации в полярной ионосфере // II Всес. совещание по полярной ионосфере и ионосферно-магнитосферным связям, Норильск, 1980. тез. докл. - Иркутск, 1980. С.24-26.
8. Erukhimov L.M., Kosolapenko V.I., Lerner A.M., Myasnikov E.N. The spectral form of small-scale plasma turbulence in the auroral ionosphere // Planet. Space Sci. 1981. V. 29, n. 9. P. 931-933.
9. Ерухимов Л.М., Косолапенко В.И., Лернер А.М., Мясников Е.Н. О форме спектра неоднородностей высокоширотной ионосферы в направлении геомагнитного поля // Изв. вузов. Радиофизика. 1981. Т. 24, № 5. С. 524-528.
10. Ерухимов Л.М., Коровин А.В., Митяков Н.А., Мясников Е.Н., Насыров А.М., Проскурин Е.В., Старикова Е.В., Фролов В.Л., Ягнов Н.Н. О диффузии мелкомасштабных искусственных неоднородностей верхней ионосферы // Изв. вузов. Радиофизика. 1982. Т. 25. С.1360-1362.
11. Ерухимов Л.М., Каган Л.М., Мясников Е.Н. О нагревном механизме происхождения неоднородностей верхней ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1982. Т. 22, № 5. С. 721-724.
12. Ерухимов Л.М., Мясников Е.Н., Фролов В.Л. Исследование диффузии
слабых возмущений ионосферной плазмы с помощью искусственной ионосферной турбулентности // Эффекты искусственного воздействия на ионосферу Земли мощным радиоизлучением, Суздаль, 1983, тез. докл. - М., 1983. С.54-55.
13. Боголюбов А. А., Ерухимов Л. М., Мясников Е. Н., Оглоблина О.Ф., Чекалев С.П., Черемный В.А. Измерения параметров дифракционной картины при просвечивании авроральной ионосферы сигналами ИСЗ // Геомагнетизм и аэрономия. 1984. Т. 24, № 1. С.147-149.
14. Боголюбов А.А., Ерухимов Л.М., Кряжев В.А., Мясников Е.Н. Об измерениях анизотропии неоднородностей авроральной ионосферы с помощью сигналов ИСЗ // Изв. вузов. Радиофизика. 1984. Т. 27, № 12. С. 1497-1504.
15. Выборнов Ф.И., Ерухимов Л.М., Косолапенко В.И., Комраков Г.П., Кряжев В.А., Мясников Е.Н. Измерение спектра флуктуаций амплитуды и фазы сигналов ИСЗ при воздействии мощного радиоизлучения на ионосферу // Изв. вузов. Радиофизика. 1986. Т. 29, № 4. С. 491-494.
16. Косолапенко В.И., Мясников Е.Н. Результаты исследований неоднородной структуры полярной ионосферы по данным измерений сигналов ИСЗ на арх. Шпицберген // Исследования высокоширотной ионосферы, Апатиты, 1986. С. 68-72.
17. Ерухимов Л.М., Метелев С.А., Мясников Е.Н., Митяков Н.А., Фролов В.Л. Искусственная ионосферная турбулентность // Изв. вузов. Радиофизика. 1987. Т. 30, № 2. С. 208-225.
18. Ерухимов Л.М., Косолапенко В.И., Муравьева Н.В., Мясников Е.Н., Черемный В.А. О форме спектра неоднородностей высокоширотной ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1990. Т. 30, № 6. С. 948-952.
19 Ерухимов Л.М., Ковалев В.Я., Мясников Е.Н., Рахлин А.В., Рубцов Л.Н. О форме спектра искусственных неоднородностей крупных масштабов, возбуждаемых при помощи нагревного стенда “Гиссар” // Геомагнетизм и аэрономия. 1988. Т. 28. С. 864-866.
20. Беленов А.Ф., Ерухимов Л.М., Митяков Н.А., Мясников Е.Н., Фролов В.Л. Проблемы турбулентности верхней ионосферы и искусственная ионосферная турбулентность. В сб.: Неустойчивости и волновые явления в системе ионосфера – термосфера - Горький: ИПФ АН СССР, 1989. С. 107-132.
21. Erukhimov L.M., Vybornov F.I., Muravieva N.V., Myasnikov E.N. Spectral form of artificial ionospheric irregularities in the geomagnetic field direction // Proceedings of the III Suzdal symposium of modification of the ionosphere by powerful radio waves - Moskow, 1991. P. 87-88.
22. Авдеев В.Б., Белей В.С., Беленов А.Ф., Галушко В.Г., Ерухимов Л.М., Мясников Е.Н., Пономаренко П.В., Сергеев Е.Н., Синицын В.Г., Ямпольский Ю.М., Ярыгин А.П. Обзор результатов рассеяния коротких волн искусственной ионосферной турбулентностью, полученных с помощью фазированной решетки УТР-2 // Изв. вузов. Радиофизика. 1994. Т. 37, № 4. С. 479-492.
23. Belenov A.F., Erukhimov L.M., Myasnikov E.N., Yampolski Yu.M., Ponomarenko P.V. The electric field fluctuations and Doppler spectral features of the HF-scattering by modified region (Sura heating) // IV Suzdal Symposium on Artificial Modification of the Ionosphere, Sweden, Uppsala, 1994, Abstracts, P.55.
24. Erukhimov L.M., Myasnikov E.N., Kosolapenko V.I., Cheremny V.A., Evstafiev O.V. Observation of total electron content, amplitude and phase scintillations in the auroral ionosphere // Radio Science. 1994. V. 29, n. 1. P. 311-315.
25. Выборнов Ф.И., Ерухимов Л.М., Косолапенко В.И., Муравьева Н.В., Мясников Е.Н. Определение величины продольного геомагнитному полю внутреннего масштаба искусственной ионосферной турбулентности // Изв. вузов. Радиофизика. 1994. Т. 37, № 4. С. 521-525.
26. Erukhimov L.M., Muravieva N.V., Myasnikov E.N. Two-component model of 3d spectrum of auroral F-layer irregularities // URSI and STEP/GAPS Workshop on theory and observations nonlinear processes in the near-earth environment, Poland, 1995.
27. Kagan L.M., Myasnikov E.N., Kosolapenko V.I., Kryazhev V.A., Cheremnyj V.A., Persson M.A.L. F-layer irregularities formation at auroral latitudes: radio wave scintillation and EISCAT observations // J. Atmosph. Terr. Phys. 1995. V. 57, n. 8. P. 917-928.
28. Erukhimov L.M., Muravieva N.V., Myasnikov E.N., Evstafjev O.V., Kosolapenko V.I. The Spectral Structure of the Auroal F-layer patches // Radio Sci. 1996. V. 31, n. 3. P.629-633.
29. Боголюбов А.А., Ерухимов Л.М., Мясников Е.Н., Евстафьев О.В., Косолапенко В.И. Пространственная форма и динамика развития авроральных сцинтилляционных пэтчей // Изв. вузов. Радиофизика. 1996. Т. 39, № 3. С. 276-285.
30. Ерухимов Л.М., Мясников Е.Н. О диффузии вращающихся неоднородностей в ионосферной плазме // Изв. вузов. Радиофизика. 1998. Т. 41, № 2. С.194-211.
31. Алимов В.А., Ерухимов Л.М., Мясников Е.Н., Рахлин А.В. О спектре турбулентности верхней ионосферы // Изв. вузов. Радиофизика. 1997. Т. 40, № 4. С. 446.
32. Myasnikov E.N. Instability of MHD-drift waves in HF heated ionosphere // V International Suzdal URSI Symposium on the modification ionosphere, August 26-29, 1998. Book of abstracts. P.13.
33. Muravieva N.V., Myasniklov E.N., Vybornov F.I., Kosolapenko V. I. Model of large-scale field-aligned artificial irregularities modified by HF radiation // V-th International Suzdal URSI Symposium on the modification ionosphere, August 26-29, 1998. Book of Abstracts. P. 48.
34. Мясников Е.Н. Неустойчивость дpейфовых МГД-волн в верхней ионосфеpе // Изв. вузов. Радиофизика. 1999. Т. 42, № 7. С. 691-699.
35. Frolov V.L., Chugurin V.V., Komrakov G.P., Mityakov N.A., Myasnikov E.N., Rapoport V.O., Sergeev E.N., Uryadov V.P., Vybornov F.I., Ivanov V.A., Shumaev V.V., Nasyrov A.M., Nasyrov I.A., Groves K.M. Study of large-scalе irregularities generated in the ionospheric F-region by high-power HF waves // Изв. вузов. Радиофизика. 2000. Т. 43, № 6. С. 497-519.
36. Мясников Е.Н., Муравьева Н.В., Сергеев Е.Н., Фролов В.Л., Насыров А.М., Насыров И.А., Белей В.С., Колосков А.В., Ямпольский Ю.М., Groves K.M. О форме пространственного спектра искусственной ионосферной турбулентности, возбуждаемой мощным КВ радиоизлучением // Труды ХХ Всероссийской конференции по распространению радиоволн, Н.Новгород, 2-4 июля, 2002. С. 317-318.
37. Фролов В.Л., Грач С.М., Комраков Г.П., Митяков Н.А., Мясников Е.Н., Сергеев Е.Н. Искусственная ионосферная турбулентность: результаты и перспективы // Труды ХХ Всероссийской конференции по распространению радиоволн, Н. Новгород, 2-4 июля, 2002. С. 7-10.
38. Мясников Е.Н., Муравьева Н.В., Сергеев Е.Н., Фролов В.Л., Насыров А.М., Насыров И.А., Белей В.С., Колосков А.В., Ямпольский Ю.М., Гровс К.М. Форма спектра искусственных ионосферных неоднородностей, возбуждаемых мощными радиоволнами // Изв. вузов. Радиофизика. 2001. Т. 44, № 11. С. 903-917.
39. Tereshchenko E.D., Khudukon B.Z., Gurevich A.V., Zybin K.P., Frolov V.L., Myasnikov E.N., Muravieva N.V., Carlson H.C. Radio tomography and scintillation studies of ionospheric density modification caused by a powerful HF-wave and magnetic zenith effect at mid-latitudes // RF ionospheric Interactions Workshop, 18-21 April 2004, Santa Fe, New Mexico, USA, P.1159-1166.
40. Tereshchenko E.D., Khudukon B.Z., Gurevich A.V., Zybin K.P., Frolov V.L., Myasnikov E.N., Muravieva N.V., Carlson H.C. Radio tomography and scintillation studies of ionospheric density modification caused by a powerful HF-wave and magnetic zenith effect at mid-latitudes // Proceedings of 35th COSPAR Scientific Assembly, 18-25 July 2004, France, Paris. Abstract, COSPAR04-A-04145 on CD.
41. Tereshchenko E.D., Khudukon B.Z., Gurevich A.V., Zybin K.P., Frolov V.L., Myasnikov E.N., Muravieva N.V., Carlson H.C. Radio tomography and scintillation studies of ionospheric electron density modification caused by HF-wave and magnetic zenith effect at mid latitudes // Physics Letter A. 2004. V. 325, P. 381-388.
42. Frolov V.L., Grach S.M., Myasnikov E.N., Sergeev E.N., Vetrogradov G.G., Uryadov V.P. Review of modification experiments with the Sura heating facility // VI International Suzdal URSI Symposium “Effects of artificial action on the Earth ionosphere by powerful radio waves”, 19-21 October, 2004, Moskow. Book of abstracts. - Nizhny Novgorod, 2004. P. 8.
43. Myasnikov E.N., Frolov V.L., Muravieva N.V., Tereshchenko E.D., Khudukon B.Z. Spectral features of electron density disturbances excited by the Sura heating facility // VI International Suzdal URSI Symposium “Effects of artificial action on the Earth ionosphere by powerful radio waves”, 19-21, October, 2004, Moscow. Book of abstracts. - Nizhny Novgorod, 2004. P.21.
44. Мясников Е.Н., Муравьева Н.В. Характеристики пространственного спектра неоднородностей плазмы, возбуждаемых на средних широтах стендом “Сура” // Материалы научно-методической конференции ВГАВТ. Ч.2. Н.Новгород, 2005. С. 94-97.
45. Мясников Е.Н. О градиентно-токовом механизме образования неоднородной структуры высокоширотной верхней ионосферы // Изв. вузов. Радиофизика. 2005. Т. 48, № 7. С.574-587.
