Динамика естественных и стимулированных мощным радиоизлучением ионосферных неоднородностей с масштабами 5÷50 км по данным радио и оптических измерений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.03, кандидат наук Когогин Денис Александрович

• Когогин Денис Александрович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Когогин Денис Александрович

Введение

Глава 1. Определение ПЭС в ионосфере Земли с помощью

радиозондирования сигналами навигационных ИСЗ

1.1 Введение

1.2 Классификация типов ИСЗ

1.3 Методы многочастотного радиозондирования ионосферы сигналами ИСЗ

1.4 Формат ЯШЕХ. Краткое описание

1.5 Методика обработки исходных данных

1.6 Использование сигналов навигационных ИСЗ для измерения ПЭС во время проведения экспериментов по воздействию на ионосферу мощным радиоизлучением

1.7 Синхронные измерения ПЭС ионосферы на трассе вР8-сигналов и искусственного оптического свечения ионосферы в красной линии атомарного кислорода (630 нм)

Глава 2. Измерение ПЭС на сети ГНСС станций, расположенных

вдоль геомагнитной широты

2.1 Постановка эксперимента

2.2 Результаты измерений ПЭС, полученные во время работы мощных передатчиков стенда «Сура» в 2010-2017 гг

2.3 Обсуждение результатов измерений ПЭС, полученных при воздействии на ионосферу мощным радиоизлучением

2.4 Измерение ПЭС при движении солнечного терминатора

2.5 Обсуждение результатов измерений ПЭС, полученных при движении СТ

2.6 Заключение по главе

Глава 3. Пространственное поведение полного электронного содержания ионосферы на трассе ОР8-сигналов и искусственного оптического свечения ионосферы в красной линии атомарного

кислорода (630 нм) в экспериментах на стенде «Сура»

3.1 Описание эксперимента

3.2 Методика обработки экспериментальных данных

3.3 Обсуждение полученных экспериментальных результатов

3.3.1 15 марта 2010г

3.3.2 17 марта 2010г

3.3.3 12 марта 2013 г

3.3.4 24 августа 2014 г

3.3.5 26 августа 2014 г

3.4 Заключение по главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Приложение А. Параметры эксперимента и состояние космической погоды. Сводная таблица экспериментов на стенде «Сура» в 2010-2017 гг

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамика естественных и стимулированных мощным радиоизлучением ионосферных неоднородностей с масштабами 5÷50 км по данным радио и оптических измерений»

Актуальность проблемы

Исследование физических механизмов развития и релаксации плазменной турбулентности в магнитоактивной плазме, ответственной за формирование флуктуаций электронной концентрации, с использованием различных, в том числе комбинированных методов диагностики, является одной из актуальных задач физики верхней атмосферы. В настоящее время известно достаточно большое количество событий как естественного, так и антропогенного происхождения, которые могут влиять на распределение электронной концентрации в верхней ионосфере, создавая, таким образом, локальные возмущения электронной концентрации, приводящие к развитию плазменных неустойчивостей и ряду других событий. Подобные возмущения также могут оказывать существенное влияние на распространение радиоволн в широком диапазоне частот и приводить к снижению надежности радиосистем наземного и космического базирования. В последние два десятилетия для исследования неоднородностей электронной концентрации с масштабами 5^50 км, возникающих в ионосферной плазме, активно используют радиозондирование сигналами ГНСС: ГЛОНАСС и GPS. Данный метод нашел широкое применение в исследованиях, выполненных во время активных экспериментов по воздействию на ионосферу мощным коротковолновым радиоизлучением, в исследованиях ионосферных эффектов и их предвестников во время экстремальных гелиогеофизических событий, таких как магнитные бури, солнечные вспышки, затмения, а также регулярных событий, например, прохождение СТ и т.д. В настоящий момент данный метод активно развивается, развертываются новые глобальные (GALILEO; BeiDou) и региональные (IRNSS; QZSS) навигационные спутниковые системы, увеличивается количество станций, оснащенных ГНСС-приемниками, улучшается инструментальная база, зона покрытия и методы программной постобработки данных. В целом такие исследования вызывают несомненный интерес, так как способствуют более глубокому понимаю терро-атмосферно-ионосферных связей, процессов генерации солнечного излучения, поведения магнитосферы Земли.

Состояние вопроса

Одной из фундаментальных задач физики верхней атмосферы (высоты от ~ 80 до 1000 км) является выявление физических механизмов развития плазменных неустойчиво стей, ответственных за развитие флуктуаций электронной концентрации. При воздействии на ионосферу мощным наземным радиоизлучением (с помощью сети специализированных «нагревных» стендов EISCAT (Troms0, Норвегия), «Сура» (НИРФИ - ННГУ, Россия), HAARP (Аляска, США) ионосферные возмущения развиваются либо в результате вытеснения плазмы из области ее нагрева, либо вследствие дополнительной ионизации

vy vy T~v

нейтральной компоненты электронами, ускоренными плазменными волнами. В результате образуются неоднородности электронной концентрации с размерами от десятков сантиметров до десятков километров [1]. Неоднородности электронной концентрации с масштабами 5^50 км могут эффективно изучаться с помощью двухчастотного радиопросвечивания сигналами НС систем GPS и ГЛОНАСС [2,3]. При распространении через область ионосферы, возмущенную мощным радиоизлучением, у таких сигналов появляется дополнительный набег фазы, обусловленный дисперсией радиоволн в ионосферной плазме и линейно связанный с ПЭС на траектории распространения сигнала [4, 5]. С помощью сигналов, излученных с борта навигационных спутников, могут эффективно изучаться неоднородности электронной концентрации не только искусственного, но и естественного происхождения, генерируемые движением СТ (т.е. области, отделяющей пространство, освещаемое полным диском Солнца, от области полной тени, отбрасываемой Землей), солнечным затмением и различными сейсмическими процессами в литосфере Земли, ПИВ с масштабами 50^ 1000 км [5-7]. Так как НС GPS и ГЛОНАСС двигаются достаточно медленно по небосводу (линейная скорость перемещения составляет примерно 1,75 км/мин (на высоте h = 200 км), ионосферная точка проникновения остается в пределах рассматриваемой возмущенной области в течение 25—35 мин, что позволяет получить информацию как о пространственных, так и о временных характеристиках возмущений электронной концентрации, учитывая их низкую скорость перемещения в резонансном слое.

К настоящему моменту в области исследований нелинейных эффектов, возникающих при воздействии на ионосферу мощным коротковолновым

радиоизлучением, сфокусированным в вертикальном либо наклонном направлении, с помощью сигналов, излучаемых с борта навигационных спутников основных действующих глобальных систем, таких как ГЛОНАСС и GPS, достигнуты следующие основные результаты:

а) В экспериментах, проведенных в дневное время [8-10], вариации ПЭС составляли ± 0.05 TECU, что значительно ниже (в 3-10 раз) уровня вариаций ПЭС, наблюдаемых в экспериментах, проведенных в вечерние и ночные часы. Зарегистрировано рассеяние GPS сигнала на сверхмелкомасштабных неоднородностях при излучении волны накачки с частотой в области 4-й гармоники электронного гирорезонанса [9-11], которые, по всей видимости, связаны с берштейновскими модами, так как вместе с сильным рассеянием GPS сигнала отмечается присутствие BUM компоненты в спектре ИРИ. По вейвлет-анализу [8, 12] в рядах ПЭС были обнаружены как четные (2 и 4), так и нечетные (1, 3 и 5) гармоники основной периодической составляющей, равной длительности одного цикла воздействия на ионосферу мощным радиоизлучением.

б) При наблюдениях, проводившихся в основном после захода Солнца, вариации ПЭС составляли 0.2 ^ 0.4 TECU. Зарегистрированы сверхмелкомасштабные неоднородности в области 3-й гармоники электронного гирорезонанса [13]. Внутри области с пониженной электронной концентрацией, ограниченной ДН стенда «Сура», обнаружены мелкомасштабные неоднородности [14, 15]. Обнаружены волнообразные возмущения, расходящиеся от центра ВО на большие расстояния (100 - 900 км) [12, 15-18] при использовании частоты воздействия волны накачки, установленной ниже характерной частоты Брента-Вяйсяля нейтральной атмосферы на соответствующих высотах. Авторы работ [12, 18] выдвигают гипотезу о том, что наблюдаемые волновые возмущения могут быть АГВ, генерируемыми за счет образования резких температурных градиентов внутри ВО, когда излучение волны накачки происходит с частотой меньше или порядка частоты Брента - Вяйсяля.

в) При наклоне ДН стенда «Сура» на 12° в плоскости геомагнитного меридиана наиболее яркие проявления генерации ионосферных

возмущений наблюдаются в магнитном зените [19] (см. также публикации [20-23]). Амплитуды наблюдаемых в этом случае вариаций ПЭС на 20% больше по сравнению с амплитудами вариаций ПЭС, зарегистрированными при излучении волны накачки в вертикальном направлении.

г) Эксперименты на стенде «Сура», проведенные при воздействии на ионосферу мощными радиоволнами с необыкновенной поляризацией [24] при эффективной излучаемой мощности 100 ^ 150 МВт, показали, что генерация ионосферных неоднородностей, детектируемых с помощью радиозондирования сигналами ГНСС, в этом случае на порядок менее эффективна (амплитуда вариаций ПЭС составляла 0.02 ^ 0.03 ТЕСи), чем при модификации радиоволнами обыкновенной поляризации (0.2 ^ 0.4 ТЕСи). Наиболее сильные вариации ПЭС отмечаются на краю ВО, ограниченной главным лепестком ДН стенда. Одним из возможных объяснений наблюдаемого «краевого эффекта» является возникновение соленоидальных токов в поле мощных радиоволн, излучаемых стендом.

Полученные в настоящей диссертационной работе результаты измерений ПЭС в среднеширотной ионосфере, стимулированной мощным коротковолновым радиоизлучением стенда «Сура» на сети ГНСС станций, расположенных вдоль геомагнитной широты, выполненные в период с 2010 по 2017 гг., представлены в главе 2.

Другим эффективным методом исследования структуры возмущенной области с размерами поперёк геомагнитного поля > 0,5 км является измерение искусственного оптического свечения ионосферы в красной линии атомарного кислорода (Л = 630 нм), связанного с переходом электронов с уровня 0(:Л) в основное состояние 0(3Р). Потенциал возбуждения уровня 0(:Л), наиболее низкий из всех наблюдаемых линий искусственного оптического свечения, составляет 1,96 эВ, а его радиационное время жизни — тг(0(:Л) = 107 с [25]. Оптическое излучение возникает при переходе электронов с возбуждённых уровней атомов, молекул и ионов ионосферы на более низкие энергетические уровни. Возбуждение соответствующих уровней происходит при столкновениях атомов с электронами, энергия которых превышает потенциал возбуждения этих уровней, а также в

результате ионно-молекулярных реакций, где появляется энергия, достаточная для возбуждения одного из атомов, в частности при диссоциативной рекомбинации молекул. Увеличение интенсивности оптического свечения при воздействии волны накачки (искусственное оптическое свечение) связано с ускорением электронов плазменными волнами, возникающими при развитии различных параметрических неустойчивостей в поле волны накачкой O-поляризации. Изображения возмущенной области ионосферы в линии 630 нм, зарегистрированные с помощью ПЗС-камер с соответствующими светофильтрами, указывают на существование структуры пятен свечения с угловыми размерами порядка 1-10°(это соответствует размерам ~ 5-50 км на высотах 250-280 км над поверхностью Земли), часто перемещающейся (дрейфующей) в пространстве при длительном нагреве [21,26-31].

Масштабы неоднородностей в возмущённой области ионосферы, определяемые с помощью измерений ПЭС, и характерные размеры пятен искусственного свечения оказываются, таким образом, близкими. В связи с этим вызывает несомненный интерес исследования сопоставления величины вариаций ПЭС при пролёте навигационных спутников и яркости искусственного свечения в возмущённой области. В частности, это касается вопроса о том, в области повышенной или пониженной электронной концентрации генерируется искусственное свечение и, следовательно, ускорение электронов.

Например, в экспериментах на стенде HAARP при эффективной мощности воздействия ~ 1200 ^ 1700 МВт наблюдалось увеличение ПЭС на 0,050,06 TECU, коррелированное с циклами воздействия [10, 13]. Скорее всего, увеличение ПЭС на HAARP связано с дополнительной ионизацией ионосферной плазмы ускоренными электронами, которые образуются при больших мощностях нагрева [32-34]. В этом случае естественно ожидать увеличения яркости свечения во время воздействия.

В экспериментах, проводившихся на стенде «Сура» при существенно меньших мощностях воздействия (^60-120 МВт), сканирование возмущённой области сигналами GPS выявило вариации ПЭС с наблюдаемыми характерными периодами ~ 300-1200 с и магнитудами до ~ 0.6 TECU, которые не коррелируют с циклами воздействия волны накачки на ионосферу [8,20,22,23,35]. Данные экспериментальные результаты свидетельствуют о том, что во время воздействия

на ионосферу в пределах ДН нагревного стенда формируется ионосферная неоднородность с масштабом поперёк луча зрения ~ 10-60 км. Поскольку при таких мощностях заметной дополнительной ионизации не наблюдается, следует ожидать рефракции волны накачки в область пониженной концентрации, и следовательно, более эффективного ускорения электронов и генерации искусственного оптического свечения в этой области.

Первая попытка осуществить анализ одновременных измерений ПЭС и яркости оптического свечения была сделана в работе [30], продолжение такого анализа, т.е. исследование корреляции поведения ПЭС ионосферы на трассе GPS-сигналов поперёк луча зрения и искусственного оптического свечения ионосферы в красной линии атомарного кислорода как по данным экспериментов [30], так и более поздним измерениям, представлено в главе 3.

Цель работы

Целью диссертационной работы является экспериментальные исследование механизмов развития, релаксации и переноса возмущений электронной концентрации в ионосфере Земли, возникающих при искусственных и естественных воздействиях на нее, в частности, таких, как излучение мощных радиоволн и движение СТ с помощью измерений в радио - и оптическом диапазоне длин волн.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

а) Провести серию экспериментов по измерению вариаций ПЭС, стимулированных мощным коротковолновым излучением стенда «Сура», методом радиозондирования возмущенной области сигналами навигационных спутников на сети ГНСС станций, расположенных вдоль геомагнитной широты. Для этого было необходимо разработать программное обеспечение, позволяющее: обрабатывать навигационные сообщения от ГНСС GPS и ГЛОНАСС, представленные в формате RINEX; прогнозировать орбитальное движение спутников систем ГЛОНАСС и GPS; рассчитывать ПЭС по псевдодальномерным и фазовым измерениям.

б) Выполнить детальный анализ и интерпретацию данных, полученных в экспериментах по измерению вариаций ПЭС, стимулированных мощным коротковолновым излучением стенда «Сура» в период 2010-

2017 гг. Определить условия генерации зарегистрированных возмущений в зависимости от состояния космической погоды и используемых режимов воздействия мощной радиоволной. Выполнить оценку пространственных размеров и скорости движения подобных возмущений.

в) Зарегистрировать отклик ионосферы на движение СТ в условиях среднеширотной ионосферы с помощью измерений сигналов навигационных спутников на сети ГНСС станций, расположенных вдоль геомагнитной широты. Определить характерные периоды и скорости перемещения наблюдаемых возмущений.

г) Усовершенствовать методику проведения и выполнить совместные синхронные измерения вариаций искусственного оптического свечения и полного электронного содержания вдоль луча зрения на навигационный спутник систем GPS и ГЛОНАСС, проходящих через возмущенную мощным радиоизлучением область ионосферы. Разработать программное обеспечение, позволяющее проводить совместный анализ пространственного поведения полного электронного содержания ионосферы на трассе GPS-сигналов и искусственного оптического свечения ионосферы в красной линии атомарного кислорода в экспериментах на стенде «Сура».

Обоснование структуры работы

Структура диссертации обоснована накопленными к настоящему моменту результатами, полученными в экспериментах при воздействии на ионосферу мощным коротковолновым радиоизлучением стенда «Сура» в период с 2010 по 2017 гг. и серии экспериментов по регистрации ПИВ на сети ГНСС - станций, расположенных вдоль геомагнитной широты, генерируемых при движении СТ. Все проведенные эксперименты и достигнутые результаты получены при непосредственном участии автора.

Научная новизна работы. Представленные в диссертационной работе результаты основаны на серии экспериментов, проведенных на стенде «Сура», а так же серии измерений вариаций ПЭС для естественных условий, выполненных на сети ГНСС станций (Казань-АОЭ-Зеленодольск-Васильсурск), расположенных вдоль геомагнитной широты стенда «Сура» в период с 2010

по 2017 гг. В ходе выполнения диссертационной работы получены новые результаты, в том числе:

а) обнаружено, что под воздействием мощной радиоволны в ионосфере формируются неоднородности с поперечными масштабами порядка 30-60 км, которые могут распространяться поперек силовых линий магнитного поля Земли с горизонтальными скоростями порядка 300370 м/с. Размер стимулированных ионосферных неоднородностей, по всей видимости, связан с линейным масштабом главного лепестка диаграммы направленности антенной системы стенда «Сура» на высотах F-области ионосферы, где должно иметь место максимальное возмущение плотности электронной концентрации, возникающее в результате воздействия волны накачки;

б) показано, что при наклонении ДН к югу на 12° (в направлении «магнитного зенита») происходит более уверенное возбуждение вариаций ПЭС по сравнению со случаем излучения строго в зенит. Амплитуда вариаций ПЭС становится больше на 15-20%, что подтверждает результаты, опубликованные ранее в работах [15,19,20];

в) зарегистрировано понижение ПЭС (до 0.55 TECU), связанное с прохождением солнечного терминатора вдоль линии Казань-Зеленодольск-Васильсурск. Проведена оценка масштабов ионосферных неоднородностей (^65-80 км поперёк направления движения СТ), генерируемых при прохождении терминатора;

г) усовершенствована методика и проведена серия экспериментов по синхронным наблюдениям структуры ВО с помощью сигналов, излучаемых со спутников GPS и измерений искусственного свечения ионосферы в красной линии атомарного кислорода, проведенные на стенде «Сура» в 2010-2017 гг.;

д) установлено, что искусственное оптическое свечение генерируется в области с пониженной электронной концентрацией, т. е. именно в этой области популяция энергичных электронов, ускоренных плазменными волнами до потенциала возбуждения оптических уровней, оказывается более интенсивной. Следовательно, более интенсивными должны быть плазменные волны и, соответственно, большей должна быть амплитуда

волны накачки. Такой эффект представляется вполне естественным, т. к. вследствие самофокусировочной неустойчивости либо фокусировки на естественных неоднородностях электронной концентрации энергия ВН должна концентрироваться в областях пониженной плотности ионосферной плазмы.

Практическая ценность работы

Практическое значение исследований возмущений электронной концентрации в верхней ионосфере Земли, вызванных как искусственными, так и естественными факторами, заключается в изучении их влияния на работу радиосистем наземного и космического базирования, так как подобные возмущения могут оказывать существенное влияние на распространение радиоволн в широком диапазоне частот и приводить к существенному снижению надежности и помехоустойчивости таких радиосистем. Подобные исследования также могут способствовать более глубокому пониманию процессов литосферно-атмосферно-ионосферной связи и быть полезными в поиске предвестников процессов, происходящих в атмосфере и литосфере Земли, и наиболее эффективного режима взаимодействия мощных высокочастотных полей с ионосферной плазмой.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В серии экспериментов по воздействию на ионосферу мощным радиоизлучением нагревного стенда «Сура» обнаружена генерация неоднородностей электронной концентрации в ионосфере Земли с характерными поперечными масштабами Б ~ 29 ^ 62 км и направлением распространения запад-восток со скоростью ~ 300 ^ 370 м/с, что подтверждено результатами измерений вариаций ПЭС на сети ГНСС — станций, расположенных вдоль геомагнитной широты.

2. Установлено, что при прохождении солнечного терминатора вдоль линии Казань-Зеленодольск-Васильсурск в ионосфере Земли возникают перемещающиеся ионосферные возмущения (зарегистрировано понижение ПЭС до 0.55 ТЕСи), период которых составляет ~ 23 мин.

3. Усовершенствована методика и проведен полный анализ экспериментальных данных, полученных на стенде «Сура» в 2010-2015 гг., по совместной регистрации искусственного оптического свечения на линии 630 нм

и параметров сигналов навигационных спутников, прошедших через возмущённую область ионосферы.

4. На основе анализа поведения ПЭС и яркости искусственного оптического свечения в линии 630 нм в направлении на спутник, а также пространственного положения пятен свечения и их поведения во времени на зарегистрированных портретах ночного неба установлено, что положение пятен искусственного оптического свечения соответствует минимальным значениям ПЭС, т. е. свечение генерируется в области пониженной электронной концентрации, и именно здесь популяция энергичных электронов, ускоренных плазменными волнами до потенциала возбуждения оптических уровней, оказывается наиболее интенсивной.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением общепринятых методов и алгоритмов, сложившихся в последние два десятилетия в исследованиях ионосферных возмущений, с помощью радиозондирования сигналами, излучаемыми с борта навигационных спутников систем GPS и ГЛОНАСС. Экспериментальные результаты, полученные при совместном анализе пространственного поведения ПЭС на трассе GPS-сигналов и искусственного оптического свечения ионосферы в красной линии атомарного кислорода в экспериментах на стенде «Сура» находятся в соответствии с теоретическими результатами, полученными другими авторами.

Соответствие паспорту специальности. Радиофизика согласно паспорту специальности 01.04.03 — раздел физики, занимающийся изучением общих закономерностей генерации, передачи, приема, регистрации и анализа колебаний и волн различной физической природы и разных частотных диапазонов, а также их применением в фундаментальных и прикладных исследованиях [36]. К областям исследований специальности относятся изучение линейных и нелинейных процессов излучения, распространения, дифракции, рассеяния, взаимодействия и трансформации волн в естественных и искусственных средах; разработка научных основ и принципов активной и пассивной дистанционной диагностики окружающей среды, основанных на современных методах решения обратных задач; создание систем дистанционного мониторинга гео-, гидросферы, ионосферы, магнитосферы и атмосферы; радиоастрономические исследования ближнего и дальнего

космического пространства. Диссертационная работа в целом, и, в частности, используемые методы и подходы в обработке экспериментальных данных, а также сам объект исследования - ионосферная плазма, соответствует всем перечисленным выше областям исследований и задачам специальности 01.04.03.

Апробация работы. Основные результаты работы неоднократно докладывались и обсуждались на российских и международных конференциях и симпозиумах. В том числе лично были сделаны доклады на:

а) XXIV и XXV Всероссийской конференции «Распространение радиоволн» в 2014 и 2016 гг. (г. Иркутск, 2014; г. Томск, 2016).

б) 40-й Научной ассамблеи COSPAR в 2014 г. (г. Москва, 2014).

в) Международной научной конференции «Излучение и рассеяние электромагнитных волн» - ИРЭМВ-2013, ИРЭМВ-2015, ИРЭМВ-2017 в 2013, 2015, 2017 гг. (пос. Дивноморское, г. Таганрог 2013, 2015 и 2017).

г) XII, XIII, XIV Конференции молодых ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом» в 2011, 2013, 2015 гг. (г. Иркутск, 2011, 2013, 2015).

д) X, XI, XII, XIII ежегодной конференции «Физика плазмы в солнечной системе» в 2015, 2016, 2017, 2018 гг. (г. Москва, 2015, 2016, 2017, 2018).

е) Итоговой конференции Казанского (Приволжского) федерального университета в 2015, 2016, 2017, 2018 гг. (г. Казань, 2015, 2016, 2017, 2018).

ж) Международной конференции «Нелинейные волновые структуры в комплексных сплошных средах, включая атмосферу, гидросферу и космическую плазму» в 2017 г. (г. Казань, 2017).

з) Международной научной конференции «Astrophysics and Particle Physics» в 2016 г. (г. Даллас, 2016).

Выполненные исследования были поддержаны именной стипендией компании British Petroleum для аспирантов в 2013/2014 уч. г.; грантами РФФИ № 15-32-50539 и № 17-302-50013.

Результаты выполненных исследований также использовались при выполнении работ по грантам РФФИ (№ 13-02-00957, № 15-32-50539, № 16-32-60176) и РНФ (№ 14-12-00706, № 17-72-10181).

Личный вклад. Автор начал свою работу в научном коллективе НИЛ «Радиофизика» кафедры радиоэлектроники Института физики К(П)ФУ в 2010 году. В августе-сентябре 2011 года впервые принял участие в экспериментальной кампании по исследованию эффектов воздействия мощного радиоизлучения на ионосферную плазму. К настоящему моменту автор принял участие в более чем 15 экспериментальных сессиях, проведенных на стенде «Сура» в 2011-2017 гг. Основной задачей автора в проведенных экспериментах было прогнозирование орбитального движения спутников систем GPS и ГЛОНАСС, пролетающих на ДН стенда, сбор и обработка данных, полученных от различных ГНСС приемников, постановка и проведение измерений пространственного поведения полного электронного содержания ионосферы на трассе GPS-сигналов и искусственного оптического свечения ионосферы в красной линии атомарного кислорода. В период с 2011-2017 гг. автором было написано программное обеспечение, позволяющее считывать навигационные сообщения от ГНСС GPS и ГЛОНАСС, представленные в формате RINEX, прогнозировать орбитальное движение спутников систем ГЛОНАСС и GPS и рассчитывать ПЭС по псевдодальномерным и фазовым измерениям. Проведено более 30 успешных сеансов регистрации вариаций ПЭС при пролете спутников систем GPS и ГЛОНАСС через ДН стенда в момент работы мощных передатчиков и 5 экспериментов по совместному синхронному измерению полного электронного содержания на трассе распространения сигнала GPS и искусственного оптического свечения ионосферы в красной линии атомарного кислорода при воздействии на ионосферу мощным радиоизлучением. Перечисленные выше измерения выполнены при различных режимах излучения волны накачки и ориентации антенной системы стенда «Сура». Все представленные в главах 1-3 результаты получены при непосредственном участии автора, а обработка соответствующих экспериментальных данных и написание большей части программного обеспечения выполнена им лично. Из совместных работ в диссертацию включены лишь результаты, полученные непосредственно автором. Учитывая, что выполненные на стенде «Сура» эксперименты требовали одновременного (комплексного) использования различных средств диагностики искусственных ионосферных неоднородностей, многие публикации автора выполнены в соавторстве.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Когогин Денис Александрович, 2018 год

Список литературы

1. Gurevich A. V. Nonlinear effects in the ionosphere // Phys. Usp. 2007. Vol. 50, no. 11. P. 1091-1121. URL: http://ufn.ru/en/articles/2007/11/ a/.

2. Russian Institute of Space Device Engineering, Moscow, Russian Federation. Global Navigation Satellite System, Navigation radiosignal in bands L1, L2. Ver. 5.1, 2008. URL: http://www.spacecorp.ru/directions/ glonass/control_document/.

3. Global Positioning Systems Directorate, Systems Engineering & Integration, USA. Navstar GPS Space Segment/Navigation User Interfaces, IS-GPS-200H, 2013. —Sep. URL: http://www.gps.gov/technical/icwg/ IS-GPS-200H.pdf.

4. The Propagation of Electromagnetic Waves in Plasmas / Ed. by V. L. Ginzburg. Oxford, England: Pergamon Press, 1970.

5. Afraimovich E. L., Perevalova N. P. GPS Monitoring of the Earth's Upper Atmosphere. Russian Academy of Medical Sciences (Siberian Branch), Irkutsk, 2006.

6. Afraimovich E. L. First GPS-TEC evidence for the wave structure excited by the solar terminator // Earth, Planets and Space. 2008. Vol. 60. P. 895-900.

7. Afraimovich E. L. The first GPS-TEC imaging of the space structure of MS wave packets excited by the solar terminator / E. L. Afraimovich, I. K. Edemskiy, S. V. Voeykov et al. // Ann. Geophys. 2009. Vol. 27. P. 1521-1525.

8. Frolov V. L. Sounding of the ionosphere disturbed by the Sura heating facility radiation using signals of the GPS satellites / V. L. Frolov, G. P. Komrakov, V. E. Kunitsyn et al. // Radiophysics and Quantum Electronics. 2010. Vol. 53, no. 7. P. 379-400.

9. Najmi A. Generation and detection of super small striations by F region HF heating / A. Najmi, G. Milikh, J. Secan et al. // Journal of Geophysical Research A: Space Physics. 2014. — July. Vol. 119, no. 7. P. 6000-6010.

10. Najmi A. Studies of the ionospheric turbulence excited by the fourth gyroharmonic at HAARP / A. Najmi, G. Milikh, Y. M. Yampolski et al. // Journal of Geophysical Research A: Space Physics. 2015. — Aug. Vol. 120, no. 8. P. 6646-6660.

11. Frolov V. L. Gyroharmonic features of the hf-induced ionospheric irregularities / V. L. Frolov, I. A. Bolotin, G. P. Komrakov et al. // Radiophysics and Quantum Electronics. 2012. Vol. 55, no. 6. P. 357-381.

12. Kunitsyn V. E. Study of GNSS-measured ionospheric total electron content variations generated by powerful HF-heating / V. E. Kunitsyn, A. M. Padokhin, A. E. Vasiliev et al. // Advances in Space Research. 2011. Vol. 47, no. 10. P. 1743-1749.

13. Milikh G. Perturbations of GPS signals by the ionospheric irregularities generated due to HF-heating at triple of electron gyrofrequency / G. Milikh, A. Gurevich, K. Zybin, J. Secan // Geophys. Res. Lett. 2008.—Nov. Vol. 35, no. 22.

14. Tereshchenko E. D. Radio tomography and scintillation studies of ionospheric electron density modification caused by a powerful HF-wave and magnetic zenith effect at mid-latitudes / E. D. Tereshchenko, B. Z. Khudukon, A. V. Gurevich et al. // Physics Letters A. 2004. Vol. 325, no. 5-6. P. 381-388.

15. Kunitsyn V. E. Sounding of HF heating-induced artificial ionospheric disturbances by navigational satellite radio transmissions / V. E. Kunitsyn, E. S. Vasilieva, V. L. Frolov et al. // Radio Science. 2012. Vol. 47, no. 3. P. RS0L15.

16. Chernogor L. F. Variations in the ionospheric wave perturbation spectrum during periodic heating of the plasma by high-power high-frequency radio

waves / L. F. Chernogor, V. L. Frolov, G. P. Komrakov, V. F. Pushin // Radiophysics and Quantum Electronics. 2011. Vol. 54, no. 2. P. 75-88.

17. Chernogor L. F., Frolov V. L. Features of propagation of the acoustic-gravity waves generated by high-power periodic radiation // Radiophysics and Quantum Electronics. 2013. Vol. 56, no. 4. P. 197-215.

18. Pradipta R. Generation of Artificial Acoustic-Gravity Waves and Traveling Ionospheric Disturbances in HF Heating Experiments / R. Pradipta, M. C. Lee, J. A. Cohen, B. J. Watkins // Earth Moon Planets. 2015. Vol. 116, no. 1. P. 67-78.

19. Tereshchenko E. D. Observations of the magnetic-zenith effect using GPS/GLONASS satellite signals / E. D. Tereshchenko, A. N. Milichenko, V. L. Frolov, R. Yu. Yurik // Radiophysics and Quantum Electronics. 2008. Vol. 51, no. 11. P. 842.

20. Ryabov A. V. Studying characteristics of the large-scale ionospheric irregularities induced by high-power HF radio emission with GPS diagnosis / A. V. Ryabov, S. M. Grach, A. V. Shindin, D. S. Kotik // Radiophysics and Quantum Electronics. 2011. Vol. 54, no. 7. P. 441-451.

21. Grach S. M. Airglow during ionospheric modifications by the sura facility radiation. Experimental results obtained in 2010 / S. M. Grach, V. V. Klimenko, A. V. Shindin et al. // Radiophysics and Quantum Electronics. 2012. Vol. 54, no. 1-2. P. 33-50.

22. Nasyrov I. A. The measurement of the ionospheric total content variations caused by a powerful radio emission of "Sura" facility on a network of GNSS-receivers / I. A. Nasyrov, D. A. Kogogin, A. V. Shindin et al. // Advances in Space Research. 2016. Vol. 57, no. 4. P. 1015-1020.

23. Kogogin D. A. Dynamics of large-scale ionospheric inhomogeneities caused by a powerful radio emission of the Sura facility from the data collected onto ground-based GNSS network / D. A. Kogogin, I. A. Nasyrov, S. M. Grach et al. // Geomagnetism and Aeronomy. 2017. Vol. 57, no. 1. P. 93-106.

24. Frolov V. L. Generation of Artificial Ionospheric Irregularities in the Midlatitude Ionosphere Modified by High-Power High-Frequency X-Mode Radio Waves / V. L. Frolov, I. A. Bolotin, G. P. Komrakov et al. 2014. Vol. 57, no. 6. P. 393416.

25. Chemistry of Atmosphere / Ed. by M. J. McEwan, L. F. Phillips. New York: John Wiley & Sons, 1975. P. 301.

26. Bernhardt P. A., Tepley C. A., Duncan L. M. Airglow enhancements associated with plasma cavities formed during ionospheric heating experiments // J. Geophys. Res. 1989. Vol. 94. P. 9071-9092.

27. Rietveld M. T. Ionospheric electron heating, optical emissions, and striations inducedby powerful HF radio waves at high latitudes: Aspect angle dependence / M. T. Rietveld, M. J. Kosch, N. F. Blagoveshchenskaya et al. // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2003. Vol. 108, no. A4.

28. Kosch M. J. Temporal evolution of pump beam selffocusing at the high-frequency active auroral research program / M. J. Kosch, T. R. Pedersen, E. V. Mishin et al. // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2007. Vol. 112, no. 8. P. A08304.

29. Grach S. M. On the location and structure of the artificial 630-nm airglow patch over Sura facility / S. M. Grach, M. J. Kosch, V. A. Yashnov et al. // Annales Geophysicae. 2007. Vol. 25, no. 3. P. 689-700.

30. Shindin A. V. Spatial correlation of large-scale plasma density inhomogeneities (measured by GPS signal analysis) and regions of 630 nm artificial optical emissions in the HF-pumped ionosphere / A. V. Shindin, S. M. Grach, E. N. Sergeev, A. V. Ryabov // Vestnik Nizhegorodskogo universiteta imeni N. I. Lobachevskogo (In Russian). 2012. Vol. 4, no. 1. P. 105-113.

31. Djuth F. T. Ionospheric Modification at Twice the Electron Cyclotron Frequency / F. T. Djuth, T. R. Pedersen, E. A. Gerken et al. // Phys. Rev. Lett. 2005.—Mar. Vol. 94. P. 125001. URL: https://link.aps.org/doi/ 10.1103/PhysRevLett.94.125001.

32. Pedersen T. Creation of artificial ionospheric layers using highpower HF waves / T. Pedersen, B. Gustavsson, E. Mishin et al. // Geophysical Research Letters. 2010. Vol. 37, no. 2. P. n/a-n/a. L02106. URL: http://dx.doi.org/10.102 9/2009GL041895.

33. Sergeev E. Artificial Ionospheric Layers during Pump Frequency Stepping Near the 4th Gyroharmonic at HAARP / E. Sergeev, S. Grach, A. Shindin et al. // Phys. Rev. Lett. 2013.—Feb. Vol. 110. P. 065002. URL: https://link. aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.110.065002.

34. Bernhardt Paul A. Large ionospheric disturbances produced by the HAARP HF facility / Paul A. Bernhardt, Carl L. Siefring, Stanley J. Briczinski et al. // Radio Science. 2016. Vol. 51, no. 7. P. 1081-1093. 2015RS005883. URL: http://dx.doi.org/10.1002/2015RS005883.

35. Frolov V. L. Fine Structure of Density Ducts Formed by Active Radiofrequency Action on Laboratory and Space Plasmas / V. L. Frolov, V. O. Rapoport, E. A. Shorokhova et al. // JETP Letters. 2015. Vol. 101, no. 5. P. 313-317.

36. Высшая аттестационная комиссия (ВАК). Паспорта научных специальностей, 2018. URL: http://vak.ed.gov.ru/316.

37. Gumerov R. I. Photometry of artificial airglow emission of the ionosphere stimulated by "Sura" facility radiation / R. I. Gumerov, I. A. Nasyrov, D. S. Kulikov et al. // 2017 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW). P. 105108.

38. Шиндин А. В. Пространственные характеристики области генерации искусственного свечения ионосферы в линии 630 нм при воздействии радиоизлучением стенда «Сура» / А. В. Шиндин, В. В. Клименко, Д. А. Когогин и др. // Известия вузов. Радиофизика. 2017. Т. 60, № 11. С. 949-966.

39. Когогин Д. А., Насыров И. А., Грач С. М. и др. Исследование флуктуаций полного электронного содержания в ионосфере земли стимулированной

мощным наземным радиоизлучением на сети ГНСС-станций // Труды XXIV Всероссийской открытой научной конференции «Распространение радиоволн» РРВ-24, 29 июня - 5 июля 2014 г., Иркутск. Т. 1. Иркутск: Изд-во ИСЗФ СО РАН, 2014. С. 194-197.

40. Когогин Д. А., Насыров И. А., Грач С. М., Шиндин А. В. Пространственная корреляция крупномасштабных неоднородностей электронной плотности и искусственного оптического свечения в возмущенной мощным радиоизлучением ионосфере // Труды XXV Всероссийской открытой научной конференции «Распространение радиоволн» РРВ-25, 4-9 июля, Томск. Т. 2. Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та систем упр. и радиоэлектроники, 2016. С. 195-198.

41. Когогин Д. А. Синхронные измерения вариаций искусственного оптического свечения и полного электронного содержания ионосферы, стимулированных мощным радиоизлучением стенда «Сура» / Д. А. Когогин, А. В. Шиндин, И. А. Насыров, С. М. Грач // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. 2016. Т. 158, № 3. С. 434-447.

42. Когогин Д. А. Динамика крупномасштабных ионосферных неоднородностей, стимулированных мощным радиоизлучением, по совместному анализу вариаций полного электронного содержания и искусственного оптического свечения / Д. А. Когогин, А. В. Шиндин, И. А. Насыров, С. М. Грач // Известия высших учебных заведений. Физика. 2016. Т. 59, № 12/3. С. 3-6.

43. Насыров И. А., Грач С. М., Когогин Д. А. и др. Предварительные результаты измерений вариаций полного электронного содержания при воздействии на ионосферу мощным радиоизлучением стенда «СУРА» на сети ГНСС - станций, расположенных вдоль геомагнитной широты // Излучение и рассеяние электромагнитных волн: Труды Международной научной конференции «Излучение и рассеяние ЭМВ - ИРЭМВ-2013»., 2428 июня 2013 г., Таганрог - Дивноморское. Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2013. С. 612-617.

44. Когогин Д. А., Насыров И. А., Грач С. М. и др. Измерения вариаций полного электронного содержания вдоль геомагнитной широты во время работы нагревного стенда «Сура». Экспериментальные результаты за 2013 - 2014 гг. // Излучение и рассеяние электромагнитных волн: Труды Международной научной конференции «Излучение и рассеяние ЭМВ -ИРЭМВ-2015»., 28 июня-3 июля 2015 г., Ростов-на-Дону. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2015. С. 479-484.

45. Гумеров Р. И., Насыров И. А., Куликов Д. С. и др. Фотометрия Искусственного Оптического Свечения Ионосферы, Стимулированного Мощным Радиоизлучением Стенда «Сура» // Излучение и рассеяние электромагнитных волн: Труды Международной научной конференции «Излучение и рассеяние ЭМВ - ИРЭМВ-2017»., 26-30 июня 2017 г., Ростов-на-Дону. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2017. С. 105-108.

46. Шиндин А. В., Когогин Д. А., Белецкий А. Б. и др. Искусственное оптическое свечение ионосферы при воздействии мощным КВ радиоизлучением: пространственные характеристики при двухпозиционных наблюдениях // Труды XX научной конференции по радиофизике, 2016 г., Нижний Новгород. Нижний Новгород: ННГУ, 2016. С. 78-79.

47. Когогин Д. А., Насыров И. А., Грач С. М., Шиндин А. В. Измерение вариаций полного электронного содержания в ионосфере, стимулированной мощным коротковолновым радиоизлучением, с помощью двухчастотного радиопросвечивания сигналами ГНСС // Труды XIII Конференции молодых ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом». Иркутск: Изд-во ИСЗФ СО РАН, 2013. С. 149-151.

48. Когогин Д. А., Насыров И. А., Грач С. М., Шиндин А. В., Загретдинов Р. В. Измерения вариаций полного электронного содержания вдоль геомагнитной широты во время работы нагревного стенда «Сура». Экспериментальные результаты за 2014 год // Труды XIV Конференции молодых ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом». Иркутск: Изд-во ИСЗФ СО РАН, 2015. С. 130-132.

49. Когогин Д. А., Насыров И. А., Грач С. М. и др. Исследование динамики крупномасштабных возмущений ионосферной плазмы, зарегистрированных вдоль геомагнитной широты стенда «Сура» методом радиопросвечивания сигналами спутниковых систем // Сборник тезисов XI ежегодной конференции «Физика плазмы в солнечной системе». Москва: Изд-во ИКИ РАН, 2015. С. 69.

50. Когогин Д. А., Насыров И. А., Грач С. М., Шиндин А. В. Пространственная корреляция крупномасштабных неоднородностей электронной плотности и искусственного оптического свечения в линии 630 нм в возмущенной мощным радиоизлучением ионосфере // Сборник тезисов XI ежегодной конференции «Физика плазмы в солнечной системе». Москва: Изд-во ИКИ РАН, 2015. С. 81.

51. Насыров И. А., Когогин Д. А., Шиндин А. В. и др. Исследования нелинейных волновых структур в ионосфере, стимулированных солнечным терминатором и мощным радиоизлучением стенда «Сура» // Сборник тезисов XII ежегодной конференции «Физика плазмы в солнечной системе». Москва: Изд-во ИКИ РАН, 2017. С. 30.

52. Когогин Д. А., Шиндин А. В., Насыров И. А. и др. Определение областей генерации искусственного оптического свечения по пространственной корреляции крупномасштабных неоднородностей электронной плотности (по данным анализа вР8-сигналов) и оптического свечения в линии 630 нм в ионосфере, возмущенной мощным радиоизлучением // Сборник тезисов XII ежегодной конференции «Физика плазмы в солнечной системе». Москва: Изд-во ИКИ РАН, 2017. С. 227.

53. Когогин Д. А., Насыров И. А. Исследование крупномасштабных ионосферных неоднородностей с помощью двухчастного радиопросвечивания сигналами спутников ГЛОНАСС // Механика, управление и информатика. 2014. Т. 6, № 7/52. С. 59-63.

54. Когогин Д. А., Насыров И. А., Грач С. М., Шиндин А. В. Регистрация крупномасштабных ионосферных возмущений на сети ГНСС-станций расположенных недалеко от стенда «Сура» // Материалы XI

Международной Школы молодых ученых «Физика окружающей среды» им. А.Г. Колесника. Томск: ТМЛ-Пресс, 2014. С. 94-97.

55. Когогин Д. А., Дементьев В. О. Полное электронное содержание измеренное в ионосфере Земли на сети ГНСС-станций расположенных вдоль геомагнитной широты стенда «Сура» // Сборник тезисов XXI Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2014». Москва: МГУ, 2014. С. 193-195.

56. Kogogin D. A., Nasyrov I. A., Shindin A. V., Grach S. M. Identify regions of generation of artificial airglow in the HF-pumped ionosphere by using of TEC measurements and intensity of artificial airglow along the trajectory of GPS // Proc. Inter. Workshop «Nonlinear wave structures in complex continuous media including atmosphere, hydrosphere and space plasma» (pre-conference workshop of 2nd Intern. Conf. «Astrophysics and Particle Physics», Apr. 14-15, 2017, Kazan, Russia. Conference Series, 2017. С. 15.

57. Насыров И. А. Введение в современные спутниковые радионавигационные системы. Часть 1: общие принципы, современное состояние, перспективы развития. Казань, 2005.

58. China Satellite Navigation Office, China. BeiDou Navigation Satellite System Signal In Space, 2013. — dec. URL: http: //www2 . unb. ca/gge/ Resources/beidou_icd_english_ver2.0.pdf.

59. European GNSS (Galileo) open service. European Union, 2016.— dec. URL: https://www.gsc-europa.eu/sites/default/files/ Galileo_OS_SIS_ICD_1.3.pdf.

60. Indian Regional Navigation Satellite System. India. URL: http: //irnss. isro . gov. in.

61. Japan Aerospace Exploration Agency, Japan. Quasi-Zenith Satellite System Navigation Service (IS-QZSS), 2016. —oct. URL: http://qz-vision. jaxa.jp/USE/is-qzss/DOCS/IS-QZSS_18_E.pdf.

62. Чёрный Ф. Б. Распространение радиоволн. Москва: Советское радио, 1972. С. 464.

63. Пулинец С. А. Перспективы спутникового зондирования ионосферы в рамках проекта "ИОНОЗОНД" // Гелиогеофизические исследования. 2013. Т. 6. С. 1-7.

64. Чукин В. В., Кононова Е. А. Аппаратно-независимый формат обмена навигационными данными версия 2.11. Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург, Россия, 2007. — Dec. URL: http: //meteolab. ru/doc/rinex211rus . pdf.

65. Gutner W., Estey L. The Receiver Independent Exchange Format (RINEX). V. 3.01. Astronomical Institute, University of Bern; UNACO Boulder, Co., Bern, Germany; Boulder, USA, 2009. —June. URL: ftp://ftp.unibe. ch/aiub/rinex/rinex301.pdf.

66. Gutner W., Estey L. The Receiver Independent Exchange Format (RINEX). V. 2.11. Astronomical Institute, University of Bern; UNACO Boulder, Co., Bern, Germany; Boulder, USA, 2007. — Dec. URL: ftp: / /ftp. unibe . ch/ aiub/rinex/rinex211.txt.

67. Technical University of Catalonia (UPC), Barcelona, Spain. gAGE : Research Group of Astronomy and Geomatics, 2017.— Mar. URL: http://gage. upc. edu/gFD.

68. Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H., Collins J. Global Positioning System: Theory and Practice. New York: Springer-Verlag Wien, 2001. ISBN: 978-3-211-83534-0.

69. Марчук В. Н., Смирнов В. М. Определение электронного содержания ионосферы Земли по данным дальномерных и фазовых измерений // Электронный журнал "Исследовано в России. 2001. № 127. С. 1465-1475.

70. Gustavson B., Sergienko T. I., Kosch M. J. The electron energy distribution during HF pumping, a picture painted with all colors // Annales Geophysicae. 2005. Vol. 23, no. 5. P. 1747-1754.

71. J. Atmos. Terr. Phys. 1982. Vol. 44, no. 12.

72. J. Atmos. Terr. Phys. 1985. Vol. 47, no. 12.

73. J. Atmos. Terr. Phys. 1997. Vol. 59, no. 18.

74. Radiophys. Quant. Electron. 1994. Vol. 37, no. 5.

75. Radiophys. Quant. Electron. 1999. Vol. 42, no. 7-8.

76. Radiophys. Quant. Electron. 2005. Vol. 48, no. 9.

77. Radiophys. Quant. Electron. Vol. 51, no. 11.

78. Gurevich A. V., Zybin K. P. Strong field aligned scattering of UHF radio waves in ionospheric modification // Physics Letters A. 2006. — Oct. Vol. 358, no. 2. P. 159-165.

79. Belikovich V. V. The Sura facility: Study of the atmosphere and space (a review) / V. V. Belikovich, S. M. Grach, A. N. Karashtin et al. // Radiophysics and Quantum Electronics. 2007. Vol. 50, no. 7. P. 497-526.

80. Erukhimov L. M. Artificial ionospheric turbulence (review) / L. M. Erukhimov, S. A. Metelev, E. N. Myasnikov et al. // Radiophys. Quant. Electron. Vol. 30, no. 2. P. 156-171.

81. Leyser T. B. Stimulated electromagnetic emissions by high-frequency electromagnetic pumping of the ionospheric plasma // Space Sci. Rev. Vol. 98, no. 3-4. P. 223-328.

82. Stubbe P. Review of ionospheric modification experiments at Tromso // J. Atmos. Terr. Phys. Vol. 58. P. 349-368.

83. Stubbe P., Hagfors T. The earth's ionosphere: a wall-less plasma laboratory // Surv. Geophys. Vol. 18. P. 57-127.

84. James H. G. Sura heating facility transmissions to the CASSIOPE/e-POP satellite / H. G. James, V. L. Frolov, E. S. Andreeva et al. // Radio Science. 2017. Vol. 52, no. 2. P. 259-270.

85. Milikh G. M. Formation of artificial ionospheric ducts / G. M. Milikh, K. Papadopoulos, H. Shroff et al. // Geophys. Res. Lett. 2008. Vol. 35. P. L17104.

86. Kunitsyn V. E. Satellite radio probing and the radio tomography of the ionosphere / V. E. Kunitsyn, E. D. Tereshchenko, E. S. Andreeva, I. A. Nesterov // Phys. Usp. 2010. Vol. 53, no. 5. P. 523-528. URL: http:// ufn.ru/en/articles/2010/5/j/.

87. Куницын В. Е. Спутниковое радиозондирование и радиотомография ионосферы / В. Е. Куницын, Е. Д. Терещенко, Е. С. Андреева, И. А. Нестеров // Успехи физических наук. 2010. Т. 180, № 5. С. 548553. URL: http://ufn.ru/ru/articles/2010/5Zk/.

88. Kunitsyn V. E. GPS-TEC variations, generated in midlatitude and highlatitude ionosphere by powerful HF-heating / V. E. Kunitsyn, A. M. Padokhin, E. S. Andreeva et al. // XXXth General Assembly and Scientific Symposium. 2011.

89. Фролов В. Л. Модификация ионосферы Земли мощным коротковолновым радиоизлучением / В. Л. Фролов, Н. В. Бахметьева, В. В. Беликович и др. // Успехи физических наук. 2007. Т. 177, № 3. С. 330-340. URL: http:// ufn.ru/ru/articles/2007/3/j/.

90. Фролов В. Л. Создание дактов плотности при нагреве ионосферы Земли мощным коротковолновым радиоизлучением / В. Л. Фролов, В. О. Рапопорт, Г. П. Комраков и др. // Письма в ЖЭТФ. 2008. Т. 88, № 12. С. 908-913.

91. Frolov V. L. Spatial Structure of Large-Scale Plasma Density Perturbations HF-Induced in the Ionospheric F2 Region / V. L. Frolov, G. P. Komrakov, Y. V. Glukhov et al. // Radiophysics and Quantum Electronics. 2016. Vol. 59, no. 2. P. 81-87.

92. Frolov V. L. Peculiarities of excitation of large-scale plasma density irregularities during modification of the ionospheric F2 region by high-power

HF radio waves / V. L. Frolov, E. A. Schorokhova, V. E. Kunitsyn et al. // Radiophysics and Quantum Electronics. 2016. Vol. 58, no. 10. P. 717-728.

93. Afraimovich E. L. MHD nature of night-time MSTIDs excited by the solar terminator / E. L. Afraimovich, I. K. Edemskiy, A. S. Leonovich et al. // Geophysical Research Letters. 2009. Vol. 36. P. L15106.

94. Афраймович Э. Л., Астафьева Э. И., Воейков С. В. Исследование ионосферных возмущений методами GPS-радиозондирования в ИСЗФ СО РАН // Солнечно-земная физика. 2011. № 18. С. 24-39.

95. Grigor'ev G. I. Moving ionospheric perturbations which develop during the operation of powerful transmitters // Radiophysics and Quantum Electronics. 1975. Vol. 18, no. 12. P. 1801-1805.

96. Grigor'ev G. I., Trakhtengerts V. Yu. Emission of internal gravity waves during operation of high-power heating facilities in the regime of time modulation of ionospheric currents // Geomagnetism and Aeronomy. 1999. Vol. 39, no. 6. P. 758-762.

97. Karashtin A. N. Generation of sound in the ionosphere by powerful radio waves /

A. N. Karashtin, N. A. Mityakov, V. O. Rapoport, V. Yu. Trakhtengerts // Radiophysics and Quantum Electronics. 1977. Vol. 20, no. 5. P. 540-542.

98. Mishin E. F2-region atmospheric gravity waves due to high-power HF heating and subauroral polarization streams / E. Mishin, E. Sutton, G. Milikh et al. // Geophysical Research Letters. 2012. Vol. 39. P. L11101.

99. Фролов В. Л. GPS - диагностика крупномасштабных возмущений плотности плазмы, возбуждаемых во внешней ионосфере Земли при модификации F2-области ионосферы мощными КВ радиоволнами /

B. Л. Фролов, И. А. Болотин, Г. П. Комраков и др. // Гелиогеофизические исследования. 2015. № 13. С. 49-61.

100. Гуревич А. В., Зыбин К. П., Карлсон Х. С. ЭФФЕКТ МАГНИТНОГО ЗЕНИТА // Известия вузов. Радиофизика. 2005. Т. XLVIII, № 9. С. 772-787.

101. Blagoveshchenskaya N. F. Artificial small-scale field-aligned irregularities in the high latitude F region of the ionosphere induced by an X-mode HF heater wave / N. F. Blagoveshchenskaya, T. D. Borisova, T. K. Yeoman et al. // Geophys. Res. Lett. 2011. Vol. 38, no. 8. P. L08802.

102. Blagoveshchenskaya N. F. Plasma modifications induced by an X-mode HF heater wave in the high latitude F region of the ionosphere / N. F. Blagoveshchenskaya, T. D. Borisova, T. K. Yeoman et al. // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2013. Vol. 105-106. P. 231-244.

103. Kuo S., Snyder A. Observation of artificial spread-F and large region ionization enhancement in an HF heating experiment at HAARP // Geophys. Res. Lett.

2010. Vol. 37, no. 7. P. L07101.

104. Papadopoulos K. First demonstration of HF-driven ionospheric currents / K. Papadopoulos, C. L. Chang, J. Labenski, T. Wallace // Geophys. Res. Lett.

2011. Vol. 38, no. 20. P. L20107.

105. Kotik D. S. Properties of the ULF/VLF signals generated by the sura facility in the upper ionosphere / D. S. Kotik, A. V. Ryabov, E. N. Ermakova et al. // Radiophys. Quantum Electron. 2013. Vol. 56, no. 6. P. 344-354.

106. Грач С. М. Динамические характеристики плазменной турбулентности ионосферы, инициированной воздействием мощного коротковолнового радиоизлучения / С. М. Грач, Е. Н. Сергеев, Е. В. Мишин, А. В. Шиндин // Усп. физ. наук. 2016. Т. 186, № 11. С. 1189-1228. URL: https://ufn. ru/ru/articles/2016/11/b/.

107. Куницын В. Е., Терещенко Е. Д., Андреева Е. С. Радиотомография ионосферы. Москва: Физматлит, 2007. С. 336.

108. Yasyukevich Y. V.. Influence of GPS/GLONASS differential code biases on the determination accuracy of the absolute total electron content in the ionosphere / Y. V. Yasyukevich, A. A. Mylnikova, V. E. Kunitsyn, A. M Padokhin // Geomagnetism and Aeronomy. 2015. Vol. 55, no. 6. P. 763-769.

109. Cherniak I. V. The plasmasphere electron content estimation on the base of radio-measurements / I. V. Cherniak, I. E. Zakharenkova, A. Krankowski, I. I. Shagimuratov // XXXIth General Assembly and Scientific Symposium.

110. Shpynev B. G., Khabituev D. S. Estimation of the plasmasphere electron density and O+/H+ transition height from Irkutsk incoherent scatter data and GPS total electron content // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2014. Vol. 119. P. 223-228.

111. Gulyaeva T. L., Stanislwska I. Derivation of a planetary ionospheric storm index // Annales Geophysicae. 2008. Vol. 26, no. 9. P. 2645-2648.

112. Kyoto University, Kyoto, JAPAN. Data Analysis Center for Geomagnetism and Space Magnetism Graduate School of Science, 2016.—Nov. URL: http: // wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/index.html.

113. ISGI, Strasbourg, France. The International Service of Geomagnetic Indices, 2016. —Nov. URL: http: //isgi . unistra. fr.

114. IZMIRAN, Moscow, Russia. Ionospheric weather: Planetary storms of total electron content, 2016.—Nov. URL: http://www.izmiran.ru/ services/iweather/storm/.

115. Bust G. S., Mitchell C. N. History, current state, and future directions of ionospheric imaging // Rev. Geophys. 2008. — March. Vol. 46, no. 1. P. RG1003.

116. Kunitsyn V. E. Manifrstations of heliogeophysical disturbances in October 2003 in ionosphere over Western Europe from GNSS tomography and ionosonde measurements / V. E. Kunitsyn, M. A. Kozharin, I. A. Nesterov, M. O. Kozlova // Moscow Univ. Phys. Bull. 2004. Vol. 59, no. 6. P. 68-70.

117. Jin S. G., Luo F., Park P. GPS observations of the ionospheric F2-layer behavior during the 20th November 2003 geomagnetic storm over South Korea // J. Geod. 2008. Vol. 82, no. 12. P. 883-892.

118. Tsurutani B. T. The October 28, 2003 extreme EUV solar flare and resultant extreme ionospheric effects: comparison to other Halloween events and the Bastille Day event / B. T. Tsurutani, D. L. Judge, F. L. Guarnieri et al. // Geophys. Res. Lett. 2005. Vol. 32. P. L03S09.

119. Kunitsyn V. E., Padokhin A. M. Determining the intensity of solar flare ionizing radiation from data of the GPS/GLONASS navigation systems // Moscow Univ. Phys. Bull. 2007. Vol. 62, no. 5. P. 334-337.

120. Belashov V. Yu., Belashova E. S. Dynamics of IGW and travelling ionospheric disturbances in regions with sharp gradients of the ionospheric parameters // Advances in Space Research. 2015. Vol. 56. P. 333-340.

121. Grzesiak M., Swiatek A. Solar Terminator-Related Ionosphere Derived from GPS TEC Measurements:A Case Study // Acta Geophysica. 2012. Vol. 60, no. 4. P. 1224-1235.

122. Song Qian Statistical study of large-scale traveling ionospheric disturbances generated by the solar terminator over China / Qian Song, Feng Ding, Weixing Wan et al. // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2013. Vol. 118. P. 4583-4593.

123. Takahashi H. Plasma bubble monitoring by TEC map and 630nm airglow image / H. Takahashi, C. M. Wrasse, Y. Otsuka et al. // J. Atmos. Terr. Phys. 2015. Vol. 130-131. P. 151-158.

124. Wautelet Gilles, Warnant Rene. Origin of high-frequency TEC disturbances observed by GPS over the European mid-latitude region // J. Atmos. Terr. Phys. 2015. Vol. 133. P. 67-78.

125. Sherstyukov R. O., Akchurin A. D., Sherstyukov O. N. Collocated ionosonde and dense GPS/GLONASS network measurements of midlatitude MSTIDs // Advances in Space Research. 2017.

126. Belashov V. Yu., Vladimirov S. V. Solitary Waves in Dispersive Complex Media: Theory, Simulation, Applications. Berlin, Heidelberg, New York: SpringerVerlag, 2005. P. 292. ISBN: 3-540-23376-8.

127. Белашова Е. С., Белашов В. Ю. Солитоны как математические и физические объекты. Казань: КГЭУ, 2006. С. 204. ISBN: 5-89873-185-7.

128. Shindin A. V. The 630 nm and 557.7 nm Airglow During HF Ionosphere Pumping by the SURA Facility Radiation for Pump Frequencies Near the Fourth

Electron Gyroharmonic / A. V. Shindin, S. M. Grach, V. V. Klimenko et al. // Radiophysics and Quantum Electronics. 2015. Vol. 57, no. 11. P. 759-772.

129. Sergeev E. N. On the morphology of Stimulated Electromagnetic Emission spectra in a wide pump wave frequency range / E. N. Sergeev, V. L. Frolov, S. M. Grach, P. V. Kotov // Advances in Space Research. 2006. Vol. 38, no. 11. P. 2518-2526.

130. Grach S. M. Intermediate downshifted maximum of stimulated electromagnetic emission at high-power HF heating: A new twist on an old problem / S. M. Grach, E. N. Sergeev, E. V. Mishin et al. // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2012. Vol. 54, no. 1-2. P. 33-50.

131. Lang D. Astrometry.net: Blind astrometric calibration of arbitrary astronomical images / D. Lang, D. W. Hogg, K. Mierle et al. // The Astronomical Journal. 2010. Vol. 139. P. 1782-1800.

132. Дементьев В. О., Насыров И. А. Моделирование распространения радиоволн КВ-диапазона через крупномасштабную ионосферную неоднородность, стимулированную мощной радиоволной // Труды XXIV Всероссийской открытой научной конференции «Распространение радиоволн» РРВ-24, 29 июня - 5 июля 2014 г., Иркутск. Т. 1. Иркутск: Изд-во ИСЗФ СО РАН, 2014. С. 51-54.

133. Klimenko V. V. Features of the Ionospheric Artificial Airglow Caused by Ohmic Heating and Plasma Turbulence-Accelerated Electrons Induced by HF Pumping of the Sura Heating Facility / V. V. Klimenko, S. M. Grach, E. N. Sergeev, A. V. Shindin // Radiophysics and Quantum Electronics. 2015. Vol. 120, no. 1. P. 666-674.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Параметры эксперимента и состояние космической погоды. Сводная таблица экспериментов на стенде «Сура»

в 2010-2017 гг.

Таблица А.1: Параметры эксперимента и состояние космической погоды. Сводная таблица экспериментов на стенде «Сура» в 2010-2017 гг.

№ День Время Режим /а Dst кр АЕ Wp Наклон

наблюдения пролета излучения (МГц) (пТ) (пТ) ДН (в )

/№ спутника спутника над ДН стенда (чч:мм, итс) мощной радиоволны

1 15.03.2010 /(008) 17:16:20 -17:41:10 [+2 -4] 4.3 -2 1 200 2.4 0

2 17.03.2010 /(028) 18:04:10 -18:28:30 [+2 -4] /[+3 -3] 4.3 2 1 17 2.4 12

3 11.03.2013 /(009) 17:20:50 -17:44:20 [Непрер.] 4.35 3 0 31 2.3 12

4 12.03.2013 /(009) 17:15:50 -17:39:20 [+5 -2] 4.74 5 1 137 2.3 12

5 13.03.2013 /(009) 17:10:50 -17:34:20 [+2 -2] 4.74 8 0 45 2.1 12

6 13.05.2013 /(029) 19:14:40 -19:37:20 [+7 -3] 5.82 16 1 80 2.3 0

7 14.05.2013 /(029) 19:10:35 -19:33:10 [+7 -3] 5.82 -7 2 100 2.6 0

8 16.05.2013 /(029) 19:02:20 19:25:00 [+7 -3] 5.82 1 2 603 2.6 0

9 07.11.2013 /(032) 15:30:40 -15:47:20 [+5 -5] 4.54 -36 1 51 3.5 0

10 24.08.2014 /(032) 19:19:30 19:39:00 [+8 -4] 4.74 -1 0 58 2.7 0

11 26.08.2014 /(032) 19:11:10 19:30:50 [+8 -4] 5.64 10 1 60 2.5 0

12 19.03.2015 /(012) 18:19:00 -18:31:30 [+2 -3] 4.375 (X мода) -60 2 162 5.1 0

13 21.03.2015 /(012) 18:11:00 -18:23:30 [+2 -3] 4.35 -31 2 84 2.4 0

14 22.06.2015 /(021) 16:39:10 -16:59:20 [+2.5 -5] 5.650 -35 5 1237 2.5 0

15 13.09.2015 /(032) 16:58:30 -17:18:10 [+11 -4] 4.3 -13 4 487 2.9 0

16 14.09.2015 16:54:30 - [+11 -4] 4.375 -13 5 672 2.9 0

Продолжение на след. странице

Таблица А.1 - продолжение

№ День Время Режим ¡а Dst кр АЕ Wp Наклон

наблюдения пролета излучения (МГц) (пТ) (пТ) ДН (в )

/№спутника спутника над ДН стенда (чч:мм, итс) мощной радиоволны

/(632) 17:14:05

17 15.09.2015 /(632) 16:50:25 -17:10:00 [+11 -4] 4.35 2 3 653 2.2 0

18 17.09.2015 /(632) 16:42:10 -17:01:55 [+9 -3] 4.35 17 1 43 3.6 0

19 04.05.2016 /(629) 16:45:20 -17:09:40 [+3 -3] 4.4 -8 1 87 2.9 0

20 05.05.2016 /(621) 19:05:20 -19:27:00 [+8 -4] /[+3 -3] 4.54 -2 1 62 2.3 0

21 05.05.2016 /(ОЬ№3) 19:48:00 -20:07:10 [+3 -3] 4.54 -2 1 62 2.3 0

22 29.08.2016 /(623) 19:58:10 -20:20:45 [+3 -3] 4.35 3 2 187 2.5 0

23 29.08.2016 /(ОЬШ8) 19:50:20 -20:10:20 [+3 -3] 4.35 3 2 187 2.5 0

24 30.08.2016 /(622) 17:42:10 -18:08:00 [+8 -4] 4.72 -20 4 307 4.1 12

25 30.08.2016 /(603) 18:33:20 -18:58:00 [+8 -4] 4.72 -12 4 468 3.6 12

26 02.09.2016 /(603) 18:21:20 -18:46:00 [+8 -4] 4.35 -31 3 258 3.5 12

27 04.09.2016 /(622) 17:22:10 -17:48:00 [+2.5 -5] 4.35 -32 4 424 2.6 12

28 22.05.2017 /(610) 19:08:50 -19:32:50 [+8 -2] 4.4 -16 3 314 3 12

29 23.05.2017 /(610) 19:04:50 -19:28:50 [+8 -2] 4.3 -10 2 385 2.1 12

30 24.05.2017 /(610) 19:00:50 -19:24:50 [+8 -2] 4.74 -8 0 74 2.4 12

31 25.05.2017 /(610) 18:56:50 -19:20:50 [+8 -2] 4.74 2 0 50 2.3 12

32 26.05.2017 /(610) 18:52:50 -19:16:50 [+8 -2] 4.74 4 1 76 2.2 12

33 27.05.2017 /(610) 18:48:50 -19:12:50 [+8 -2] 4.74 36 3 266 2.7 12