Главная - Фролов Владимир Леонтьевич

Фролов Владимир Леонтьевич

Frolov Vladimir L.
Radio Physical Research Institute (NIRFI, Lobachvskii Research University)
B. Pecherskaya St. 25/12a, 603950, Nizhny Novgorod, Russia
Personal mobile phone: 8-910-872 4480
Fax: [007] (831) 236 9902
E-mail: frolov@nirfi.unn.ru
Ссылка на профиль на сайте университета:
https://person.unn.ru/vladimir.frolov

 

Curriculum Vitae

List of publications

Основные направления исследований, полученные результаты, главные публикации

Выполняемые в последние годы исследовательские работы

 

 

 

 

Curriculum Vitae

Name: Frolov Vladimir Leont’evich
Date and place of birth: November 4, 1947, in Nizhny Novgorod (former Gorky), Russia
Citizenship: Russia
Academic degrees: Radiophysicist, investigators diploma (approx. M.Sc.) in Gorky State University, Radiophysical Faculty, June 1970. Senior scientist diploma (approx. assist. prof), of State Highest Certifying Commission, Moscow, 1986.
Doctors degree (approx. Ph.D.) in Radiophysics, Radiophysical Research Institute (NIRFI), Gorky, 1979. Title of the thesis: Experimental study of ionospheric F-region modification by means of powerful HF waves.
Science doctors degree in Radiophysics, Radiophysical Research Institute (NIRFI), Nizhny Novgorod, 1996. Title of the thesis: Artificial plasma turbulence induced in the ionosphere F region by powerful HF radio waves. Experimental results.

Academic employment:

  • Minor scientist, NIRFI, Gorky, September 1970 – May 1982.
  • Senior scientist, NIRFI, Gorki, May 1982 – May 1989.
  • Leading scientist, NIRFI, Gorki, from May 1989.
  • Head of a research team, NIRFI, Nizhny Novgorod, from October 2000.

Participation in scientific projects:

  1. Participant of the project of International Science Foundation: Modelling of space plasma turbulence and wave conversion in ionospheric modification experiments (beginning in January 1994).

  2. Project manager, Project of INTAS-RFBR (IN/RU 95-0434): Artificial ionospheric turbulence and stimulated electromagnetic emissions (SEE) (beginning in January 1998).

  3. Project manager, Contract F61708-96-W0322: Generation and control of artificial large-scale ionospheric turbulence (beginning in January 1998).

  4. Project director, Project of RFBR (99-02-16479): Formation and devolution of non-linear structure in magnetized plasma in both natural and HF-modified ionosphere (beginning in January 1999).

  5. Project director, Project of RFBR (02-02-17475): Investigation of peculiarities of transport processes in the upper ionosphere by means of the artificial ionospheric turbulence induced by HF powerful radio waves (beginning in January 2002).

  6. Project director, Project of CRDF (RPO-1334-NO-02): Artificial ionospheric turbulence and radio wave propagation (Sura – HAARP) (beginning in April 2003).

  7. Project director, Project of INTAS (03-51-5583): Non-linear wave interaction, plasma structuring, and electron acceleration in the ionosphere, modified by powerful radio waves (beginning in April 2004).

  8. Project director, Project of RFBR (05-02-16493): Investigation of features of of secondary turbulence excited in the upper ionosphere by the action of HF powerful radio waves (beginning in January 2005).

  9. Project director, Project of RFBR (08-02-00171): Response of the ionospheric plasma to its modification by powerful HF radio waves (beginning in January 2008).

  10. Project director, Project of RFBR (11-02-00374): Spatial structure of plasma perturbations generated in the Earth’s ionosphere modified by powerful HF radio waves (beginning in January 2011).

  11. Project director, Project of RSF (14-12-00556): The elaboration of physical model of artificial plasma turbulence generation, which is occurred in the Earth’s ionosphere modified by powerful HF radio waves (beginning in January 2014).

  12. Project director, Project of Education Ministry (№ 3.1844.2017): Modification of the Earth’s neutral atmosphere through ionospheric plasma heating by powerful HF radio waves (beginning in January 2017).

  13. Project director, Project of RFBR (17-05-00475): The generation of plasma perturbations in the Earth’s outer ionosphere through modification its F_2 region by powerful HF radio waves (beginning in January 2017).

  14. Project director, Project of RFBR (20-05-00166): The generation of electron currents in the Earth’s outer ionosphere through modification its F_2 region by powerful HF radio waves (beginning in January 2020).

Conferences, Workshops, Schools:

  • All-Union (Russian) Conferences on Radio Wave Propagation: XIIth (Tomsk, 1978), XIIIth (Gorky, 1981), XIVth (Leningrad, 1984), XVth (Alma-Ata, 1987), XVIth (Kharkov, 1990), XVIIth (Ul’yanovsk, 1993), XVIIIth (S.-Peterburg,1996), XXth (Kazan, 1999, invited report), XXIth (N.Novgorod, 2002, a member of Organizing Committee, invited report), XXIIth (Yoshkar-Ola, 2005, a member of Organizing Committee, invited report), XXIIIth (Loo, 2008, a member of Organizing Committee, invited report), XXIVth (Yoshkar-Ola, 2011, a member of Organizing Committee, invited report), XXVth (Irkutsk, 2014, a member of Organizing Committee, invited report), XXVIth (Tomsk, 2016, a member of Organizing Committee, invited report), XXVIIth (Kaliningrad, 2021, a member of Organizing Committee).
  • All-Union Symposium on Ionospheric Modification by Powerful Radio Waves, Suzdal, September, 1983. International URSI Suzdal Symposia on Ionospheric Modification by Powerful Radio Waves: Ist (Suzdal, USSR, 1986), IIId (Suzdal, USSR, 1991), IVth (Uppsala, Sweden, 1994, invited report), Vth (Moskow, Russian, 1998, invited report), VIth (Moskow, Russian, 2004, a member of Organizing Committee, invited report).
  • XXIII General URSI Assembly, Prague, Chekhoslovakiya, 1990.
  • COSPAR Scientific Assembly: 31st (Birmingham, UK, 1996), 32nd (Nagoya, Japen, 1998), (35th (Paris, France, 2004), 36th (Beijing, China, 2006) and others.
  • European Heating Seminar: IVth (Tromso, Norway, 1995), Vth (Sodankyla, Finland, 1997), VIIIth (Tromso, Norway, 2000) (invited reports).
  • RF Ionospheric Interaction Workshop, Santa Fe, USA, 1998, 1999, 2000, 2002, 2004, 2009 (in Boulder) (invited reports).
  • International DEMETER Symposium, Toulouse, France, 2006 (invited report).
  • Beacon Satellite Symposium, Boston, USA, 2007 (invited report).
  • EGU Symposium, Vienna, Austria, 2008 (invited report).
  • PIERS Symposium, S.-Peterburg, Russia, 2017 (2 invited reports).

Scientific visits:
1) To Swedish Institute of Space Physics, Uppsala Division, 25 April
9 May 1991, for analysis of the data of the joint experiments in 1990;
2) To Swedish Institute of Space Physics, Uppsala Division, 23 February
23 March 1993, for analysis of the data of the joint experiments in 1991;
3) To Max-Planck-Institut fuer Aeronomie, Katlenburg-Lindau, Germany, 8 28 October 1997, the analysis of data obtained in the joint experiments carried out in 1996 – 1997;
4) To Max-Planck-Institut fuer Aeronomie, Katlenburg-Lindau, Germany, 5 January 4 March 2000, the analysis of data obtained in the joint experiments carried out in 1996 1999, work on a paper in JGR;
5) To the Air Forth Laboratory, USA, 27 – 29 April 2000, discussion of the results obtained at the SURA facility.
6) To the International Space Science Institute, Swissland, Bern, 24 –28 July, 2017, discussion of the results obtained at the SURA facility.

Referee Appointments:

I have acted as a referee in the following scientific journals: Radiophys. Quant. Electr. (Russia); J. Solar-Terrestrial Physics (Russia); J. Atmosph. and Solar-Terr. Phys.; J. Geophys. Res., Geophys. Res. Lett.

 

List of publications

  1. Гетманцев Г.Г., Комраков Г.П., Коробков Ю.С., Мироненко Л.Ф., Митяков Н.А., Рапопорт В.О., Трахтенгерц В.Ю., Фролов В.Л., Череповицкий В.А. Некоторые результаты исследований нелинейных явлений в F-слое ионосферы. // Письма в ЖЭТФ, 1973. Т.18. Вып.10. С.621-624.

  2. Беликович В.В., Бенедиктов Е.А., Гетманцев Г.Г., Ерухимов Л.М., Зуйков Н.А., Комраков Г.П., Коробков Ю.С., Котик Д.С., Митяков Н.А., Рапопорт В.О., Сазонов Ю.А., Трахтенгерц В.Ю., Фролов В.Л., Череповицкий В.А. Нелинейные явления в верхней ионосфере. // УФН, 1974. Т.113. Вып.4. С.732-734.

  3. Беликович В.В., Бенедиктов Е.А., Гетманцев Г.Г., Ерухимов Л.М., Зуйков Н.А., Комраков Г.П., Коробков Ю.С., Митяков Н.А., Рапопорт В.О., Трахтенгерц В.Ю., Фролов В.Л., Новые результаты исследований нелинейных явлений в ионосфере. // Изв. вузов. Радиофизика, 1975. Т.18. N.4. С.516-526.

  4. Гетманцев Г.Г., Ерухимов Л.М., Митяков Н.А., Поляков С.В., Урядов В.П., Фролов В.Л. Ракурсное рассеяние коротковолновых радиосигналов на искусственных ионосферных неоднородностях. // Изв. вузов. Радиофизика, 1976. Т.19. N.12. С.1909-1912.

  5. Беленов А.Ф., Бубнов В.А., Ерухимов Л.М., Киселев Ю.В., Комраков Г.П., Митякова Э.Е., Рубцов Л.М., Урядов В.П., Фролов В.Л., Чугунов Ю.В., Юхматов Б.В. О параметрах искусственных мелкомасштабных неоднородностей. // Изв. вузов. Радиофизика, 1977. Т.20. N.12. С.1805-1813.

  6. Ерухимов Л.М., Метелев С.А., Митяков Н.А., Фролов В.Л. Явление гистерезиса при искусственном возбуждении неоднородностей в ионосферной плазме. // Изв. вузов. Радиофизика, 1978. Т.21. N.12. С.1738-1741.

  7. Фролов В.Л. О нагреве ионосферы мощным радиоизлучением со случайной модуляцией несущей частоты. // Изв. вузов. Радиофизика, 1979. Т.22. N.12. С.1534-1535.

  8. Ерухимов Л.М., Метелев С.А., Митякова Э.Е., Мясников Е.Н., Фролов В.Л. Экспериментальные исследования искусственной ионосферной турбулентности. В сб: Тепловые нелинейные явления в плазме. Горький: ИПФ АН СССР, 1979. С.7-41.

  9. Фролов В.Л. Экспериментальные исследования воздействия мощным коротковолновым радиоизлучением на плазму F-слоя ионосферы. Диссертация. Горький, 1979. 145c.

  10. Коровин А.В., Метелев С.А., Насыров А.М., Полозов В.Л., Проскурин Е.В., Рахлин А.В., Фролов В.Л., Ягнов Н.Н. Экспериментальные исследования ракурсного рассеяния УКВ на искусственных ионосферных неоднородностях. В сб: Влияние мощного радиоизлучения на ионосферу. Апатиты:ПГИ КФ АН СССР, 1979. С.5-21.

  11. Грач С.М., Ерухимов Л.М., Митяков Н.А., Рапопорт В.О., Трахтенгерц В.Ю., Фролов В.Л. Некоторые результаты теоретических и экспериментальных исследований тепловой параметрической неустойчивости в ионосфере. В сб: Влияние мощного радиоизлучения на ионосферу. Апатиты: ПГИ КФ АН СССР, 1979. С.22-24.

  12. Ерухимов Л.М., Комраков Г.П., Фролов В.Л. О спектре мелкомасштабной части искусственной ионосферной турбулентности. // Геомагнетизм и аэрономия, 1980. Т.20. N.6. С.1112-1114.

  13. Фролов В.Л. О явлении переноса модуляции при воздействии на ионосферную плазму мощным радиоизлучением. // Изв. вузов. Радиофизика, 1981. Т.24. N.5. С.529-532.

  14. Ерухимов Л.М., Метелев С.А., Митяков Н.А., Фролов В.Л. Экспериментальные исследования стрикционной параметрической неустойчивости в ионосфере. // Изв. вузов. Радиофизика, 1982. Т.25. N.5. С.490-494.

  15. Ерухимов Л.М., Зюзин В.А., Комраков Г.П., Метелев С.А., Митяков Н.А., Фролов В.Л. Нагрев ионосферной плазмы мощным радиоизлучением. // Изв. вузов. Радиофизика, 1982. Т.25. N.7. С.843-844.

  16. Ерухимов Л.М., Коровин А.В., Митяков Н.А., Мясников Е.Н., 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. N.11. С.1360-1362.

  17. Ерухимов Л.М., Метелев С.А., Митяков Н.А., Фролов В.Л. О начальной стадии взаимодействия мощного радиоизлучения с плазмой верхней ионосферы. // Геомагнетизм и аэрономия, 1983. Т.23. N.3. С.433-439.

  18. Бойко Г.Н., Ерухимов Л.М., Зюзин В.А., Комраков Г.П., Метелев С.А., Митяков Н.А., Никонов В.А., Рыжов В.А., Токарев Ю.В., Фролов В.Л. Динамические характеристики стимулированного радиоизлучения ионосферной плазмы. // Изв. вузов. Радиофизика, 1985. Т.28. N.4. С.395-405.

  19. Ерухимов Л.М., Ковалев В.Я., Куракин Е.П., Марченко С.Ф., Метелев С.А., Рубцов Л.Н., Фролов В.Л. Результаты первых экспериментов по возбуждению искусственной ионосферной турбулентности с помощью нагревного стенда «Гиссар». // Изв. вузов. Радиофизика, 1985. Т.28. N.5. С.662-664.

  20. Караштин А.Н., Коробков Ю.С., Фролов В.Л., Цимринг М.Ш. Искусственное радиоизлучение ионосферной плазмы на второй гармонике частоты волны накачки. Изв. вузов. Радиофизика, 1986. Т.29. N.1. С.28-32.

  21. Ерухимов Л.М., Метелев С.А., Мясников Е.Н., Митяков Н.А., Фролов В.Л. Искусственная ионосферная турбулентность (обзор). // Изв. вузов. Радиофизика, 1987. Т.30. N.2. С.208-225.

  22. Ерухимов Л.М., Ковалев В.Я., Куракин Е.П., Марченко С.Ф., Рубцов Л.Н., Сергеев Е.Н., Фролов В.Л. Исследование взаимодействия мощного радиоизлучения с ионосферной плазмой в низких широтах.// Геомагнетизм и аэрономия, 1987. Т.27. N.5. С.758-763.

  23. Беликович В.В., Ерухимов Л.М., Зюзин В.А., Коробков Ю.С., Максименко О.И., Насыров А.М., Сергеев Е.Н., Фролов В.Л., Шавин П.Б. О временах развития и релаксации искусственных мелкомасштабных неоднородностей. // Изв. вузов. Радиофизика, 1988. Т.31. N.3. С.251-256.

  24. Фролов В.Л. К вопросу об аномальном ослаблении радиоволн в возмущенной области ионосферы.// Изв. вузов. Радиофизика, 1988. Т.31. N.10. С.1164-1168.

  25. 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.132-144.

  26. Фролов В.Л. Новая компонента искусственного радиоизлучения ионосферы. // Геомагнетизм и аэрономия, 1990. Т.30. N.6. С.975-978.

  27. Бойко Г.Н., Ерухимов Л.М., Фролов В.Л. Возбуждение мелкомасштабных неоднородностей вблизи уровня отражения волны накачки. // Геомагнетизм и аэрономия, 1990. Т.30. N.6. С.998-1002.

  28. Бойко Г.Н., Ерухимов Л.М., Фролов В.Л. Результаты экспериментальных исследований искусственных низкочастотных амплитудных биений отраженных от ионосферы радиоволн. // Изв. вузов. Радиофизика, 1991. Т.34. N.1. С.23-28.

  29. Leyser T.B., Thide B., Waldenvik M., Goodman S., Frolov V.L., Grach S.M., Karashtin A.N., Komrakov G.P., Kotik D.S. Spectral structure of stimulated electromagnetic emission between electron cyclotron harmonics. // J. Geophys. Res., 1993. V.98. N.A10. P.17597-17606.

  30. Leyser T.B., Thide B., Waldenvik M., Veszelei E., Frolov V.L., Grach S.M., Komrakov G.P. Downshifted maximum features in stimulated electromagnetic emission spectra. // J. Geophys. Res., 1994. V.99. N.A10. P.19555-19568.

  31. Шварц М.М., Грач С.М., Сергеев Е.Н., Фролов В.Л. Моделирование широкополосной компоненты искусственного радиоизлучения ионосферы. // Изв. вузов. Радиофизика, 1994. Т.37. N.5. С.647-673.

  32. Сергеев Е.Н., Бойко Г.Н., Фролов В.Л. Исследование динамики высокочастотной плазменной турбулентности с помощью искусственного радиоизлучения ионосферы. // Изв. вузов. Радиофизика, 1994. Т.37. N.6. С.763-782.

  33. Фролов В.Л., Бойко Г.Н., Метелев С.А., Сергеев Е.Н. О возможностях исследования искусственной ионосферной турбулентности с помощью диагностического радиоизлучения ионосферной плазмы. // Изв. вузов. Радиофизика, 1994. Т.37. N.7. С.909-928.

  34. Shvarts M.M., Grach S.M., Sergeev E.N., Frolov V.L. On the generation of the stimulated electromagnetic emission. The computer simulation results. // Adv. Space Res., 1995. V.15. N.12. P.12 (59-62).

  35. Sergeev E.N., Frolov V.L., Grach S.M., Shvarts M.M. Investigations of artificial HF plasma turbulence features using stimulated electromagnetic emission. // Adv. Space Res., 1995. V.15. N.12. P.12 (63-66).

  36. Kagan L.M., Frolov V.L. Significance of field-aligned currents for F-region perturbation. // J. Atmos. Terr. Phys., 1996. V.58. N.13. P.1465-1474.

  37. Фролов В.Л., Грач С.М., Еpухимов Л.М., Комpаков Г.П., Сергеев Е.Н., Тиде Б., Каpоззи Т. Исследование особенностей pазвития шиpокополосного максимума ИРИ (BUM). // Изв. вузов. Радиофизика, 1996. Т.39. N.3. С.352-371.

  38. Фролов В.Л., Еpухимов Л.М., Комpаков Г.П., Сергеев Е.Н., Тиде Б., Беpнхаpдт П.А., Вагнеp Л.С., Гольдстейн Дж.А., Селчеp Г. Об эффекте усиления генеpации BUM, обнаpуживающимся пpи использовании схемы дополнительного нагpева ионосфеpной плазмы. // Изв. вузов. Радиофизика, 1997. Т.40. N.5. С.561-585.

  39. Фролов В.Л., Комpаков Г.П., Сергеев Е.Н., Тиде Б., Валденвик М., Весзелей Е. Результаты экспеpиментальных исследований хаpактеpистик узкополосной компоненты ИРИ. // Изв. вузов. Радиофизика, 1997. Т.40. N.9. С.1091-1112.

  40. Фролов В.Л. Искусственная плазменная туpбулентность веpхней ионосфеpы, возбуждаемая мощным КВ-pадиоизлучением наземных пеpедатчиков. Результаты экспеpиментальных исследований. Диссеpтация на соискание ученой степени доктоpа физ.-мат. наук. Нижний Новгоpод, 1996г. 419с.

  41. Frolov V.L., Ermakova E.N. Erukhimov L.M., Komrakov G.P., Sergeev E.N., and Stubbe P. A new upshifted spectral stimulated electromagnetic emission structure, observed between electron cyclotron harmonics. // Geophys. Res. Lett., 1997, V.24. P.1647-1650.

  42. Frolov V.L., Erukhimov L.M., Metelev S.A., Sergeev E.N. Temporal behavior of artificial small-scale ionospheric irregularities: Review of experimental results. // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 1997. Vol. 59, No. 18. P. 2317-2333.

  43. Sergeev E.N., Frolov V.L., Komrakov G.P., Thide B. Temporal evolution of HF-excited plasma waves, measured at different pump frequencies by stimulated electromagnetic emission. // J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 1997. V.59, N.18. P.2383-2400.

  44. Grach S.M., Shvarts M.M., Sergeev E.N., Frolov V.L. Broad continuum feature of stimulated electromagnetic emission. // J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 1998. V.60, N.12. P.1233-1246.

  45. Frolov V.L., Erukhimov L.M., Kagan L.M., Komrakov G.P., Sergeev E.N., and Stubbe P. Two-component nature of the broad upshifted maximum in stimulated electromagnetic emission (SEE) spectra. // Phys. Rev. Lett., 1998, V.81, N.8. P.1630-1633.

  46. Сеpгеев Е.Н., В.Л. Фpолов, Г.Н. Бойко, Г.П. Комpаков. Результаты исследований эволюции ленгмюpовской и веpхнегибpидной плазменной туpбулентности с помощью искусственного pадиоизлучения ионосфеpы. // Изв. вузов Радиофизика, 1998. Т.41. С.313-347.

  47. Frolov V.L., G.P. Komrakov, and Yu.V. Tokarev, The SURA heating facility: status and recent results. RF Ionospheric Interaction Workshop, Santa Fe, New Mexico, USA, April 19-22, 1998. // Active experiments newsletter, N.4, December 1998.

  48. Frolov V.L., Kagan L.M., Sergeev E.N., Komrakov G.P., Bernhardt P.A., Goldstein J.A., Wagner L.S., Selcher C.A., and Stubbe P. Ionospheric observations of F-region artificial plasma turbulence, modified by powerful X-mode radio waves. // J. Geophys. Res., 1999. V.104, No.A6. P.12695-12704.

  49. Wagner L.S., Bernhardt P.A., Goldstain J.A., Selcher G.A., Frolov V.L., Sergeev E.N. The effect of ionospheric self- and preconditioning on the broad upshifted maximum (BUM) component of stimulated electromagnetic emission. // J. Geophys. Res., 1999. V.104, N.A2. P.2573-2590.

  50. Frolov V.L., L.M. Kagan, and E.N. Sergeev, Review of SEE features: recent results obtained at the SURA heating facility. // Изв. вузов. Радиофизика, 1999. Т.42. N.7. С.635 – 640.

  51. Сеpгеев Е.Н., Гpач С.М., Комpаков Г.П., Фpолов В.Л., Штуббе П., Тиде Б., Лейзеp Т., Каpоззи Т. Влияние мелкомасштабных неодноpодностей на хаpактеpистики overshoot-эффекта в эволюции искусственного pадиоизлучения ионосфеpы. Часть I. Стадия pазвития. Изв. вузов. Радиофизика, 1999. Т.42. N.7. С.619 – 634.

  52. Сеpгеев Е.Н., Гpач С.М., Комpаков Г.П., Фpолов В.Л., Штуббе П., Тиде Б., Лейзеp Т., Каpоззи Т. Влияние мелкомасштабных неодноpодностей на хаpактеpистики overshoot-эффекта в эволюции искусственного pадиоизлучения ионосфеpы. Часть II. Стадия pелаксации. Изв. вузов. Радиофизика, 1999. Т.42. N.8. С.810 – 824.

  53. Bernhardt P.A., Wong М, Huba J.D., Fejer B.J., Wagner L.S., Goldstain J.A., Selcher G.A., Frolov V.L., and Sergeev E.N. Optical remote sensing of the thermoshere with HF pumped artificial airglow. // J. Geophys. Res., 2000. V.105. No.A5. P.10657-10671.

  54. Frolov V.L., Ermakova V, Kagan L.M., Komrakov G.P., Sergeev E.N., and Stubbe P. Features of the broad upshifted structure in stimulated electromagnetic emission spectra. // J. Geophys. Res., 2000. V.105. No.A9. P.20919-20933.

  55. 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., and Groves K.M. Study of large-scale irregularities generated in the ionospheric F region by high-power HF waves. // Изв. вузов. Радиофизика, 2000. Т. 43. 6. С. 497-519.

  56. Frolov V.L., Sergeev E.N., Ermakova E.N., Komrakov G.P., and Stubbe P. Spectral features of stimulated electromagnetic emissions, measured in the 4.3 – 9.5 MHz pump wave frequency range. // Geophys. Res. Lett., 2001. V.28. No.16. P.3103-3106.

  57. Мясников Е.Н., Муpавьева Н.В., Сеpгеев Е.Н., Фpолов В.Л., Насыpов А.М., Насыpов И.А., Белей В.С., Колосков А.В., Ямпольский Ю.М., Гpовс К.М. О фоpме пpостpанственного спектpа искусственных ионосфеpных неодноpодностей, возбуждаемых мощным КВ pадиоизлучением. // Изв. вузов. Радиофизика, 2001. Т.44. N.11. С.903-917.

  58. Carozzi T.D., Thide B., Leyser T.B., Komrakov G.P., Frolov V.L., Grach S.M., and Sergeev E.N. Full polarimetry measurements of stimulated electromagnetic emissions: First results. // J. Geophys. Res., 2001. V.106. No.A10. P.21395-21408.

  59. Фpолов В.Л., Сеpгеев Е.Н., Штуббе П. Исследование пpоцессов пеpеноса в веpхней ионосфеpе Земли с помощью искусственной ионосфеpной туpбулентности, создаваемой пучком мощных КВ pадиоволн. // Изв. вузов. Радиофизика, 2002. Т.45. N.2. С.121-143.

  60. Carozzi T.D., Thide B., Grach S.M., Leyser T.B., Holz M., Komrakov G.P., Frolov V.L., and Sergeev E.N. Stimulated electromagnetic emissions during pump frequency sweep through forth electron cyclotron harmonic. // J.\ Geophys.\ Res., 2002. V.107. No.A9. P.1253-1266.

  61. Sergeev E.N., Grach S.M., Thide B., Leyser T.B., Komrakov G.P., Frolov V.L., Carozzi T.D., and Holz M. Study of HF plasma turbulence excitation and dissipation in the vicinity of 5-th electron gyroharmonic using stimulated electromagnetic emission of the ionosphere. // International conference dedicated to the 100-th anniversary of A.A. Andronov. V.II. P.387-392. Nizhny Novgorod, Russia, 2002.

  62. Zabotin N.A., Bronin A.G., Zhbankov G.A., Frolov V.L., Komrakov G.P., Mityakov N.A., Sergeev E.N. On an anomalous attenuation of extraordinary waves in ionosphere heating experiments. // Radio Sci., V.37(6), 1102, doi:10.1029/2000RS002609,2002.

  63. Carozzi T.D., Thide B., Grach S.M., Leyser T.B., Holz M., Komrakov G.P., Frolov V.L., and Sergeev E.N. Stimulated electromagnetic emissions during pump frequency sweep through forth electron cyclotron harmonic. // J. Geophys. Res., 2002. V.107. No.A9. P.1253-1266.

  64. Фролов В.Л., Каган Л.М., Комpаков Г.П., Сергеев Е.Н., Шоpохова Е.А. Результаты воздействия мощным КВ pадиоизлучением на споpадический Е-слой ионосфеpы. // Изв. вузов. Радиофизика, 2002. Т.45. N.12. С.999-1010.

  65. Zabotin N.A., Zhbankov G.A., Kovalenko E.S., Frolov V.L., Komrakov G.P., Mityakov N.A., Sergeev E.N. Anomlous attenuation of extraordinary waves in ionosphere heating experiments: experimental results of 2000 – 2001. // Radio Sci., 2002 (помещена на сайт).

  66. Frolov V.L. Control of spectral characteristics of artificial low-frequency ionosphere turbulence. // International J. Geomagnetism and Aeronomy, 2003. V.4, No.2. P.159-165.

  67. Урядов В.П., Г.Г. Вертоградов, В.Г. Вертоградов, А.А. Понятов, В.Л. Фролов, Радарные наблюдения искусственной ионосферной турбулентности во время магнитной бури. // Изв. вузов. Радиофизика, 2004. Т.47. N9. С.722-738.

  68. Frolov V.L., Sergeev E.N., Komrakov G.P., Stubbe P., Thide B., Waldenvik M., Veszeley E., and Leyser T.B. The ponderomotive narrow continuum (NCp) component instimulated electromagnetic emission spectra. // J. Geophys. Res., 2004. Vol.109, A07304, doi:10.1029/2001JA005063.

  69. 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 a powerful HF-wave and magnetic zenith effect at mid-latitudes. // Physics Letters A, 325 (2004). P.381-388.

  70. Frolov V.L., Sergeev E.N. Effects observed under modification of semitransparent sporadic E layer of the ionosphere by powerful radio emission. // International J. Geomagnetism and Aeronomy, 2004. Vol.4. №3. P.221-229.

  71. Uryadov V.P., Vertogradov G.G., Vertogradov V.G., Ponyatov A.A., and Frolov V.L., Ionospheric effects of the magnetic storm on 18 – 22 August 2003 according to the data of HF sounding of the artificial ionospheric turbulence. // International J. Geomagnetism and Aeronomy, 2004. Vol.5, GI1007, doi: 10.1029/2003GI000059.

  72. Uryadov V.P., Vertogradov G.G., Vertogradov V.G., Ponyatov A.A., Frolov V.L., Kurkin V.I., Litovkin G.I. Ionospheric effects of magnetic storm observed by means of oblique sounding in natural and HF-modified ionosphere: 1. Experimental Results. // Proc. of Tenth International Scientific-Technical Conference “Radiolocation, navigation, communication”, Voronezh State University. Russia, Voronezh, 13-15 April 2004, v.3, pp.1897-1908.

  73. Uryadov V.P., Vertogradov G.G., Vertogradov V.G., Ponyatov A.A., Frolov V.L., Kurkin V.I., Litovkin G.I. Ionospheric effects of magnetic storm observed by means of oblique sounding in natural and HF-modified ionosphere: 2. Modelling. // Proc. of Tenth International Scientific-Technical Conference “Radiolocation, navigation, communication”, Voronezh State University. Russia, Voronezh, 13-15 April 2004, v.3, pp.1909-1918.

  74. Фролов В.Л., Сергеев Е.Н., Тиде Б., Шорохова Е.А. Экспериментальные исследования эффектов, наблюдающихся при нелинейном взаимодействии двух мощных радиоволн в магнитоактивной плазме. // Изв. вузов. Радиофизика, 2005. Т.48. N.2. С.110-133.

  75. Фролов В.Л., Недзвецкий Д.И., Комpаков Г.П. Особенности возбуждения искусственного радиоизлучения ионосферы при наклонном воздействии на ионосферу мощной pадиоволной. // Изв. вузов. Радиофизика, 2005. Т.48. №9. С.743-756.

  76. Фролов В.Л., Недзвецкий Д.И., Сергеев Е.Н., П. Штуббе. О свойствах тепловой узкополосной компоненты в спектре искусственного радиоизлучения ионосферы. // Изв. вузов. Радиофизика, 2005. Т.48. №12. С.1013-1031.

  77. Каличев А.А., Ким В.Ю., Панченко В.А., Полиматиди В.П., Урядов В.П., Фролов В.Л., Понятов А.А. Радиолокационные исследования частотной зависимости обратного рассеяния радиоволн от области искусственного возмущения ионосферы. Труды XXI Всероссийской научной конференции по распространению радиоволн. Йошкар-Ола, май 2005 г. Сб-к трудов, т.2, с.88-92.

  78. Урядов В.П., Вертоградов Г.Г., Вертоградов В.Г., Понятов А.А., Фролов В.Л., Куркин В.И., Литовкин Г.И. Влияние искусственной ионосферной турбулентности на дальнее распространение радиоволн. Труды XXI Всероссийской научной конференции по распространению радиоволн. Йошкар-Ола, май 2005 г. Сб-к трудов, т.2, с.155-159.

  79. Урядов В.П., Вертоградов Г.Г., Вертоградов В.Г., Понятов А.А., Фролов В.Л. Диагностика ионосферных эффектом магнитной бури с помощью доплеровского КВ радара. Труды XXI Всероссийской научной конференции по распространению радиоволн. Йошкар-Ола, май 2005 г. Сб-к трудов, т.2, с.160-164.

  80. Фролов В.Л., Недзвецкий Д.И., Сергеев Е.Н. О свойствах тепловой узкополосной компоненты в спектре искусственного радиоизлучения ионосферы. Труды XXI Всероссийской научной конференции по распространению радиоволн. Йошкар-Ола, май 2005 г. Сб-к трудов, т.2, с.175-178.

  81. Фролов В.Л., Недзвецкий Д.И., Ямпольский Ю.М., Колосков А.В., Зализовский А.В., Галушко В.Л., Кащеев С.Б., Вертоградов Г.Г., Вертоградов В.Г., Благовещенская Н.Ф., Корниенко В.А., Каган Л.М., Келли М.С. О спектральных характеристиках сигналов ракурсного рассеяния на МИИН, когда частота ВН близка к частоте гирогармоники. Труды XXI Всероссийской научной конференции по распространению радиоволн. Йошкар-Ола, май 2005 г. Сб-к трудов, т.2, с.179-182.

  82. Фролов В.Л., Сергеев Е.Н. Шорохова Е.А. Экспериментальные исследования эффектов, наблюдающихся при нелинейном взаимодействии двух мощных радиоволн в магнитоактивной плазме. Труды XXI Всероссийской научной конференции по распространению радиоволн. Йошкар-Ола, май 2005 г. Сб-к трудов, т.2, с.183-187.

  83. Sergeev E.N., Frolov V.L., Grach S.M., and Kotov P.V. On the morphology of SEE spectral features in a wide pump wave frequency range. // Advances and Space Research, 2006. Vol.38, pp.2518-2526.

  84. Фролов В.Л., Комраков Г.П., Недзвецкий Д.И., Рапопорт В.О., Сергеев Е.Н., Шорохова Е.А., Штуббе П. Об эффектах, наблюдаемых при воздействии мощными короткими радиоимпульсами на верхнюю ионосферу Земли. // Изв. вузов. Радиофизика, 2006. Т.49. №8. С.643-663.

  85. Kagan, L.M., M.J. Nicolls, M.C. Kelley, V.L. Frolov, V.V. Belikovich, N.V. Bakhmeteva, G.P. Komrakov, D.I. Nedzvetski, V.P. Uryadov, Yu. M. Yampolski, A.V. Koloskov, A.V. Zalizovski, V.L. Galushko, S.B. Kasheev, N.F. Blagoveshenskaya, V.A. Kornienko, T.D. Borisova, A.V. Gurevich, G.G. Vertogradov, V.G. Vertogradov, T.S. Trondsen, and E. Donovan, Optical and RF diagnostics of the ionosphere over the Sura facility. Review of Results, J. Radiophysics and Radio Astronomy, 11(3), 221-242, 2006.

  86. Blagoveshenskaya N.F., Borisova T.D., Kornienko V.A., Moskvin I.V., Rietveldt M.T., Frolov V.L., Uryadov V.P., Kagan L.M., Yampolski Yu. M., Galushko V.L., Koloskov A.V., Kasheev S.B., Zalizovski A.V., Vertogradov G.G., Vertogradov V.G., Kelley M.C. Probing of medium-scale traveling ionospheric disturbances using HF-induced scatter targets. // Ann. Geophys., 2006. Vol.24, pp.2333-2345.

  87. Фролов В.Л., Бахметьева Н.В., Беликович В.В., Вертоградов Г.Г., Вертоградов В.Г., Комраков Г.П., Котик Д.С., Митяков Н.А., Поляков С.В., Рапопорт В.О., Сергеев Е.Н., Терещенко Е.Д., Толмачева А.В., Урядов В.П., Худукон Б.З. Модификация ионосферы Земли мощным КВ радиоизлучением. // УФН, 2007. Т.177. №3. С.330-340.

  88. Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Корниенко В.А., Фролов В.Л., Ритвельд М.Т., Брекке А. Особенности поведения мелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей в средних и высоких широтах. // Изв. вузов. Радиофизика, 2007. Т. 50(8), с.678–694.

  89. Рапопорт В.О., Фролов В.Л., Комраков Г.П., Марков Г.А., Белов А.С., Парро М., Раух Дж.Л. Некоторые результаты измерения характеристик электромагнитных и плазменных возмущений, индуцируемых во внешней ионосфере мощным КВ радиоизлучением стенда Сура. // Изв. вузов. Радиофизика, 2007. Т. 50(8), с.709–721.

  90. Фролов В.Л., Вертоградов Г.Г., Вертоградов В.Г. Об особенностях суточных вариаций характеристик диагностического радиоизлучения ионосферы и их связи с эволюцией искусственных ионосферных неоднородностей. // Изв. вузов. Радиофизика, 2008. Т.51(4), 273-286.

  91. Фролов В.Л., Недзвецкий Д.И., Урядов В.П., Иванов В.А., Иванов Д.В., Лащевский А.Р., Рябова Н.В. Гирогармонические свойства среднемасштабной искусственной ионосферной турбулентности, проявляющиеся при нагреве F2-области ионосферы мощной радиоволной О-поляризации. // Изв. вузов. Радиофизика, 2008. Т.51(5), 367-375.

  92. Фролов В.Л., Рапопорт В.О., Комраков Г.П., Белов А.С., Марков Г.А., Парро М., Рош Ж.Л., Е.В. Мишин. Создание дактов плотности при нагреве ионосферы Земли мощным КВ радиоизлучением. // Письма в ЖЭТФ, 2008. Т. 88, вып. 12, с. 908-913.

  93. Фролов В.Л., Рапопорт В.О., Комраков Г.П., Белов А.С., Марков Г.А., Парро М., Рош Ж.Л., Е.В. Мишин. Спутниковые измерения характеристик плазменных возмущений, создаваемых при нагреве ионосферы Земли мощным КВ радиоизлучением стенда Сура. // Изв. вузов. Радиофизика, 2008. Т. 51, № 11, с. 915-934.

  94. Марков Г.А., Белов А.С., Фролов В.Л., Рапопорт В.О., Парро М., Рош Ж.Л., Ритвелд М.Т. Электромагнитные и плазменные возмущения, индуцируемые во внешней ионосфере Земли радиоизлучением высокоширотного нагревного стенда EISCAT. // Изв. вузов. Радиофизика, 2008. Т. 51, № 11, с. 925-933.

  95. Терещенко Е.Д., Миличенко А.Н., Фролов В.Л., Юрик Р.Ю. Наблюдение эффекта магнитного зенита с использованием сигналов спутников GPS/GLONASS. // Изв. вузов. Радиофизика, 2008. Т. 51, № 11, с. 934-938.

  96. Фролов В.Л., Комраков Г.П., Рапопорт В.О., Терещенко Е.Д., Миличенко А.Н., Юрик Р.Ю., Худукон Б.З., Марков Г.А., Белов А.С., Парро М., Рош Ж.Л. Результаты спутниковых измерений характеристик электромагнитных и плазменных возмущений, генерируемых в ионосфере Земли радиоизлучением стенда Сура. // XXII Всероссийская конференция по распространению радиоволн. Ростов-на-Дону, 2008. Труды конференции, т. 1, с. 47–51.

  97. Акчурин А.Д., Бочкарев В.В., Зыков Е.Ю., Фролов В.Л. Мезомасштабные вариации высоты слоя F по измерениям с повышенным разрешениям. // XXII Всероссийская конференция по распространению радиоволн. Ростов-на-Дону, 2008. Труды конференции, т. 1, с. 221–224.

  98. Фролов В.Л., Беликович В.В., Бахметьева Н.В., Ушаков А.А. Генерация искусственных ионосферных неоднородностей на высотах 130 – 170 км. // XXII Всероссийская конференция по распространению радиоволн. Ростов-на-Дону, 2008. Труды конференции, т. 2, с. 134–137.

  99. Акчурин А.Д., Ким В.Ю., Панченко В.А., Полиматиди В.П., Понятов А.А., Урядов В.П., Фролов В.Л., Зыков Е.Ю. Результаты исследования обратного рассеяния радиоволн от искусственных ионосферных неоднородностей с помощью двух КВ радаров. // XXII Всероссийская конференция по распространению радиоволн. Ростов-на-Дону, 2008. Труды конференции, т. 2, с. 175–178.

  100. Алимов В.А., Выборнов Ф.И., Мясников Е.Н., Рахлин А.В., Фролов В.Л. Исследование эффекта магнитного зенита по результатам наблюдений за искусственной ионосферной турбулентностью. // XXII Всероссийская конференция по распространению радиоволн. Ростов-на-Дону, 2008. Труды конференции, т. 2, с. 179–181.

  101. Марков Г.А., Белов А.С., Фролов В.Л., Рапопорт В.О., Парро М., Рош Ж.Л., Ритвелд М.Т. Электромагнитные и плазменные возмущения, индуцируемые во внешней ионосфере Земли мощным КВ радиоизлучением нагревного стенда EISCAT. XXII Всероссийская конференция по распространению радиоволн. Ростов-на-Дону, 2008. Труды конференции, т. 2, с. 186–189.

  102. Терещенко Е.Д., Миличенко А.Н., Соболев Д.В., Фролов В.Л. Наблюдение эффекта магнитного зенита с использованием сигналов спутников GPS. // XXII Всероссийская конференция по распространению радиоволн. Ростов-на-Дону, 2008. Труды конференции, т. 2, с. 190–193.

  103. Рапопорт В.О., Фролов В.Л., Поляков С.В., Зиничев В.А. Структура электромагнитного поля СДВ диапазона в области дакта, создаваемым нагревным стендом Сура. // XXII Всероссийская конференция по распространению радиоволн. Ростов-на-Дону, 2008. Труды конференции, т. 2, с. 202–205.

  104. Фролов В.Л., Рыжов Н.А., Вертоградов Г.Г., Вертоградов В.Г., Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Корниенко В.А. Особенности развития искусственных декаметровых неоднородностей при различных режимах нагрева ионосферы мощным КВ радиоизлучением. // XXII Всероссийская конференция по распространению радиоволн. Ростов-на-Дону, 2008. Труды конференции, т. 2, с. 218–221.

  105. Фролов В.Л., Рапопорт В.О., Комраков Г.П., Белов А.С., Марков Г.А., Парро М., Рош Ж.Л. Создание дактов плотности при нагреве ионосферы Земли мощным КВ радиоизлучением стенда Сура. // XXII Всероссийская конференция по распространению радиоволн. Ростов-на-Дону, 2008. Труды конференции, т. 2, с. 202–205. Труды конференции, т. 2, с. 222–225.

  106. Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Корниенко В.А., Т.Р. Робинсон, Т.К. Йоман, Фролов В.Л., Ритвельд М.Т. Явления, инициированные модификацией ионосферы мощными КВ-радиоволнами на различных широтах. // Солнечно-земная физика, 2008. Т. 2(12), с. 206 – 209.

  107. Борисова Т.Д., Благовещенская Н.Ф., Корниенко В.А., Фролов В.Л., Вертоградов Г.Г., Вертоградов В.Г. Расщепление доплеровского смещения частоты ракурсно-рассеянных сигналов в период проведения экспериментов на стенде «Сура». // Геом. и Аэрон., 2009. Т. 49, № 4, с. 535-544.

  108. Карабаджак Г.Ф., Комраков Г.П., Кузнецов В.Д., Пластинин Ю.А., Ружин Ю.Я., Фролов В.Л., Хмелинин Б.А. Исследование глобальных пространственно-временных характеристик свечения верхней атмосферы и ионосферы Земли при воздействии на них радиоизлучением при наблюдении с борта МКС. // Космонавтика и ракетостроение, 2009. Вып. 4(51), с. 134-157.

  109. Алимов В.А., Выборнов Ф.И., Мясников Е.Н., Рахлин А.В., Фролов В.Л. Эффект магнитного зенита и некоторые особенности мультифрактальной структуры мелкомасштабной искусственной ионосферной турбулентности. // Изв. вузов. Радиофизика, 2009. Т. 52, № 9, с. 679-689.

  110. Фролов В.Л., Комраков Г.П., Куницын В.Е., Падохин А.М., Васильев А.В., Курбатов Г.А. Зондирование возмущенной излучением нагревного стенда Сура ионосферы сигналами навигационных ИСЗ системы GPS. // Известия вузов. Радиофизика, 2010. Т. 53, № 7, с. 421-443.

  111. Бахметьева Н.В., Беликович В.В., Вяхирев В.В., Фролов В.Л., Калинина Е.Е. Обратное рассеяние радиоволн искусственными неоднородностями ионосферной плазмы на высотах 120 – 180 км. // Известия вузов. Радиофизика, 2010. Т. 53,  5-6, с. 338-355.

  112. Марков Г.А., Белов А.С., Фролов В.Л., Рапопорт В.О., Парро М., Рош Ж.-Л. Возбуждение магнитосферного мазера воздействием на ионосферу Земли мощным КВ радиоизлучением наземного передатчика. // ЖЭТФ, 2010. Т. 138, вып. 6(12), с. 1037-1042.

  113. Rapoport V.O., Frolov V.L., Polyakov S.V., Komrakov G.P., Ryzhov N.A., Markov G.A., Belov A.S., Parrot M., and Rauch J.-L. VLF electromagnetic field structures in ionosphere disturbed by Sura RF heating facility. // J. Geophys. Res., Vol. 115, A10322, doi:10.1029/2010JA015484, 2010.

  114. Kunitsyn V.E., Padokhin A.M., Vasiliev A.E., Kurbatov G.A., Frolov V.L., Komrakov G.P. Study of GNSS-measured Ionospheric Total Electron Content variations generated by powerful HF heating. // Adv. Space Res., 2011. Vol. 47(10), pp. 1743-1749. doi: 10.1016/j.asr.2010.03.031.

  115. Л.Ф. Черногор, В.Л. Фролов, Г.П. Комраков, В.Ф. Пушин. Вариации спектра ионосферных волновых возмущений при периодическом нагреве плазмы мощным высокочастотным радиоизлучением. // Изв. вузов Радиофизика. Т.54, №2, с.81, 2011.

  116. Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Корниенко В.А., Ритвельд М.Т., Йоман Т.К., Райт Д.М., Розер М., Люр Х., Мишин Е.В., Рос С., Фролов В.Л., Паро М., Рош Ж.-Л. Эффекты модификации высокоширотной ионосферы, мощным коротковолновым радиоизлучением. 2. Результаты координированных спутниковых и наземных наблюдений. // Известия вузов. Радиофизика. Т.54, №2, с.1, 2011.

  117. А.Д. Акчурин, Е.Ю. Зыков, К.М. Юсупов, И.А. Болотин, В.Л. Фролов. Диагностика искусственных ионосферных неоднородностей на коротких радиотрассах. // XXIII Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн» (Йошкар-Ола, 23-26 мая, 2011 г.). Сб-к докладов, Т. 2, с. 185-188.

  118. В.Л. Фролов, И.А. Болотин, В.П. Урядов, Г.Г. Вертоградов, В.Г. Вертоградов, Е.Г. Вертоградова, А.Д. Акчурин, Е.Ю. Зыков, К.М. Юсупов. Гирогармонические свойства генерации искусственных ионосферных неоднородностей. // XXIII Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн» (Йошкар-Ола, 23-26 мая, 2011 г.). Сб-к докладов, Т. 2, с. 285-288.

  119. Н.В. Бахметьева, В.Д. Вяхирев, В.Л. Фролов, Е.Е. Калинина. Искусственное возмущение нижней ионосферы — создание, исследование и характеристики. // XXIII Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн» (Йошкар-Ола, 23-26 мая, 2011 г.). Сб-к докладов, Т. 2, с. 193-198.

  120. В.Е. Куницын, А.М. Падохин, А.Е. Васильев, Г.А. Курбатов, В.Л. Фролов, И.А. Болотин, Г.П. Комраков. Свойства вариаций полного электронного содержания в ионосфере, возмущённой излучение нагревного стенда «Сура». // XXIII Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн» (Йошкар-Ола, 23-26 мая, 2011 г.). Сб-к докладов, Т. 2, с. 247-250.

  121. В.Л. Фролов, В.О. Рапопорт, Е.А. Шорохова, М.Парро. Характеристики искусственных плазменных возмущений, регистрируемых над стендом «Сура» аппаратурой ИСЗ DEMETER. // XXIII Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн» (Йошкар-Ола, 23-26 мая, 2011 г.). Сб-к докладов, Т. 2, с. 289-292.

  122. Ю.Я. Ружин, В.Д. Кузнецов, В.И. Ковалёв, Г.Ф. Карабаджак, Ю.А. Пластинин, В.Л. Фролов, Г.П. Комраков, М. Парро. О возможности локализации суббури нагревным стендом «Сура». // XXIII Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн» (Йошкар-Ола, 23-26 мая, 2011 г.). Сб-к докладов, Т. 2, с. 255-260.

  123. Л.Ф. Черногор, В.Л. Фролов. Вариации частотного спектра квазипериодических процессов в ионосфере, наблюдающихся при её нагреве мощными высокочастотными радиоволнами. // XXIII Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн» (Йошкар-Ола, 23-26 мая, 2011 г.). Сб-к докладов, Т. 2, с. 297-300.

  124. Ю.Ю. Куликов, В.М. Дёмкин, А.А. Красильников, В.Г. Рыскин, В.Л. Фролов, В.Н. Шанин. Влияние на вариации озона средней атмосферы естественных и антропогенных факторов (по данным наземной микроволновой радиометрии). // XXIII Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн» (Йошкар-Ола, 23-26 мая, 2011 г.). Сб-к докладов, Т. 2, с. 245-248.

  125. V.E. Kunitsyn, E.S. Andreeva, V.L. Frolov, G.P. Komrakov, M.O. Nazarenko, A.M. Padokhin. Sounding of HF heating-induced artificial ionospheric disturbances by navigation satellites radio transmissions. // 13th International Ionospheric Effects Symposium (IES2011). Alexandria VA, USA, 2011. Proceedings, p. 268-273.

  126. A.M. Padokhin, V.E. Kunitsyn, E.S. Andreeva, M.O. Nazarenko, V.L. Frolov, G.P. Komrakov Sounding of the modified by powerful HF radio waves ionosphere by navigational satellites radio transmissions. Proceeding of EGU 2011, Vienna, Geophysical Research Abstracts, vol. 13, 2011, EGU2011-867.

  127. V.E. Kunitsyn, A.M. Padokhin, E.S. Andreeva, V.L. Frolov, G.P. Komrakov, N.F. Blagoveshchenskaya, and M.T. Rietveld. GPS-TEC variations, generated in midlatitude and highlatitude ionosphere by powerful HF-heating. Proceedings of General Assembly of URSI 2011, August 12-19, Istanbul, Turkey, paper HG4-5.

  128. В.Л. Фролов, И.А. Болотин, Г.П. Комраков, В.Е. Куницын, А.М. Падохин А.Е. Васильев, Г.А. Курбатов. Пространственная структура возмущенной области ионосферы (по результатам её зондирования сигналами GPS). Труды Международной научной конференции «Излучение и рассеяние электромагнитных волн» (ИРЭМВ 2011), Таганрог – Дивноморское, 27 июня – 2 июля 2011г. С. 444-448.

  129. Kunitsyn V.E., Andreeva E.S., Frolov V.L., Komrakov G.P., Nazarenko M.O., Padokhin A.M. Sounding of HF heating-induced artificial ionospheric disturbances by navigation satellite radio transmissions. // Radio Sci., 2012. Vol. 47(4), RS0L15, doi:10.1029/2011RS004957.

  130. Черногор Л.Ф., Фролов В.Л. Перемещающиеся ионосферные возмущения, генерируемые периодическим нагревом плазмы мощным высокочастотным радиоизлучением. // Изв. вузов Радиофизика, 2012. Т. 55, № 1-2, с. 14-36.

  131. Куликов Ю.Ю., Григорьев Г.И., Красильников А.А., Фролов В.Л. Вариации микроволнового излучения мезосферы при нагреве ионосферы мощными короткими радиоволнами. // Изв. вузов Радиофизика, 2012. Т. 55, № 1-2, с. 57-65.

  132. Болотин И.А., Фролов В.Л., Акчурин А.Д., Зыков Е.Ю., Юсупов К.М., Диагностика искусственных ионосферных неоднородностей с использованием коротких радиотрасс зондирования. // Изв. вузов Радиофизика, 2012. Т. 55, № 1-2, с. 66-78.

  133. Ружин Ю.Я., Кузнецов В.Д., Ковалёв В.И., Бехшадская И.Н., Карабаджак Г.Ф., Пластинин Ю.А., Фролов В.Л., Комраков Г.П., Парро М. О возможности локализация суббури нагревным стендом «Сура». // Изв. вузов Радиофизика, 2012. Т. 55, № 1-2, с. 94-105.

  134. Бахметьева Н.В., Фролов В.Л., Вяхирев В.Д., Калинина Е.Е., Болотин И.А., Акчурин А.Д., Зыков Е.Ю. О формировании искусственных плазменных возмущений в нижней ионосфере. // Изв. вузов Радиофизика, 2012. Т. 55, № 1-2, с. 106-121.

  135. Фролов В.Л. Об особенностях воздействия мощными радиоволнами с Х-поляризацией на ионосферу земли и наблюдаемых при этом эффектах. // Изв. вузов Радиофизика, 2012. Т. 55, № 1-2, с. 122-139.

  136. Л.Ф. Черногор, В.Л. Фролов, В.Ф. Пушин. Колебания инфразвукового диапазона в ионосфере при воздействии на нее мощным радиоизлучением. // Изв. вузов Радиофизика. 2012. Т. 55, № 5, с. 327-340.

  137. В.Л. Фролов, И.А. Болотин, Г.П. Комраков, Г.Г. Вертоградов, В.Г. Вертоградов, Е.Г. Вертоградова, А.Д. Акчурин, В.В. Бочкарев, А.М. Дрешер, Е.Ю. Зыков, Р.Р. Латыпов, И.Р. Петрова, К.М. Юсупов, В.Е. Куницын, А.М. Падохин, Г.А. Курбатов. Гирогармонические свойства генерации искусственных ионосферных неоднородностей. // Изв. вузов Радиофизика. 2012. Т. 55, № 6, с. 393-420.

  138. Куликов Ю.Ю., Фролов В.Л., Григорьев Г.И., Демкин В.М., Комраков Г.П., Красильников А.А., Рыскин В.Г. Отклик мезосферного озона на нагрев нижней ионосферы мощным КВ радиоизлучением. // Геом. и Аэрон. 2013. Т. 53, №1, с. 102-109.

  139. Ружин Ю.Я., Кузнецов В.Д., Пластинин Ю.А., Карабаджак Г.Ф., Фролов В.Л., Комраков Г.П., Парро М. Авроральная активность, вызванная мощным радиоизлучением стенда «Сура». // Геом. и Аэрон. 2013. Т. 53, №1, с. 1-7.

  140. Л.Ф. Черногор, В.Л. Фролов. Особенности распространения акустико-гравитационных волн, генерируемых мощным периодическим радиоизлучением. // Изв. вузов. Радиофизика, 2013. Т. 56, №4, с. 219-239.

  141. Л.Ф. Черногор, В.Л. Фролов. Особенности волновых возмущений в ионосфере при периодическом нагреве плазмы радиоизлучением стенда «СУРА». // Изв. вузов. Радиофизика, 2013. Т. 56, №5, с. 307-321.

  142. В.Л. Фролов, Н.А. Митяков, Е.А. Шорохова, М. Парро. Структура электрического поля мощной короткой радиоволны во внешней ионосфере Земли. // Изв. вузов. Радиофизика, 2013. Т. 56, №6, с. 361-381.

  143. Ю.Ю. Куликов, В.Л. Фролов. Влияние искусственно возмущенной ионосферы на мезосферный озон. // Химическая физика, 2013. Т. 32, № 11, с. 26-30.

  144. Л.Ф. Черногор, В.Л. Фролов, В.В. Барабаш. Апериодические крупномасштабные возмущения в нижней ионосфере. Результаты ионозондовых наблюдений. // Изв. вузов. Радиофизика, 2014. Т. 57, № 2, с. 110-128.

  145. Л.Ф. Черногор, В.Л. Фролов. Вариации уровня и спектра геомагнитных пульсаций, сопровождавшие воздействие на ионосферу мощным радиоизлучением стенда «Сура». // Изв. вузов. Радиофизика, 2014. Т. 57, № 5, с. 378-399.

  146. В.Л. Фролов, И.А. Болотин, Г.П. Комраков, Першин А.В., Г.Г. Вертоградов, В.Г. Вертоградов, Е.Г. Вертоградова, В.Е. Куницын, А.М. Падохин, Г.А. Курбатов, А.Д. Акчурин, Е.Ю. Зыков. Генерация искусственных ионосферных неоднородностей при воздействии на среднеширотную ионосферу Земли мощными КВ радиоволнами с необыкновенной поляризацией. // Изв. вузов. Радиофизика, 2014. Т. 57, № 6, с. 437-463.

  147. Ю.Ю. Куликов, В.Л. Фролов. Взаимодействие нижней ионосферы с мезосферным озоном. // XXIV Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн». Иркутск, 29 июня5 июля 2014. Сбк докладов, Т. 1, с. 208-211.

  148. Н.А. Айдакина, М.Е. Гущин, И.Ю. Зудин, С.В. Коробков, А.В. Костров, В.Л. Фролов. Лабораторное и численное моделирование распространения радиоволн свистового диапазона частот в замагниченной плазме с мелкомасштабными неоднородностями. // XXIV Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн». Иркутск, 29 июня5 июля 2014. Сбк докладов, Т3, с. 25-28.

  149. Н.В. Бахметьева, В.Л. Фролов, В.Д. Вяхирев, Е.Е. Калинина, А.Д. Акчурин, Е.Ю. Зыков. Нагревные явления в нижней ионосфере. Результаты экспериментальных исследований методом обратного рассеяния радиоволн на искусственных и естественных неоднородностях ионосферной плазмы. // XXIV Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн». Иркутск, 29 июня5 июля 2014. Сбк докладов, Т3, с3336.

  150. И.А. Болотин, В.Л. Фролов, А.Д. Акчурин, Е.Ю. Зыков. О механизме генерации искусственных ионосферных неоднородностей с масштабами 50 – 200 м. // XXIV Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн». Иркутск, 29 июня – 5 июля 2014. Сб-к докладов, Т. 3, с. 41-43.

  151. И.А. Болотин, В.Л. Фролов, А.М. Падохин, В.Е. Куницын. Результаты экспериментов по регистрации сверхмелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей с помощью сигналов GPS. // XXIV Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн». Иркутск, 29 июня5 июля 2014. Сбк докладов, Т3, с4146.

  152. С.В. Панасенко, Л.Ф. Черногор, И.Ф. Домнин, В.Л. Фролов. Волновые возмущения в ионосфере при ее нагреве мощным радиоизлучением: результаты наблюдений на радаре некогерентного рассеяния. // XXIV Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн». Иркутск, 29 июня5 июля 2014. Сбк докладов, Т3, с6770.

  153. Л.Ф. Черногор, В.Л. Фролов, К.П. Гармаш, С.Г. Леус, А.В. Давиденко. Вариации спектральных характеристик геомагнитных пульсаций, сопровождавшие воздействие на ионосферу мощным радиоизлучением. // XXIV Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн». Иркутск, 29 июня5 июля 2014. Сбк докладов, Т3, с8790.

  154. Л.Ф. Черногор, В.Л. Фролов, В.В. Барабаш. Крупномасштабные периодические возмущения в нижней ионосфере, вызванные воздействием мощным радиоизлучением: наблюдения на сети ионозондов. // XXIV Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн». Иркутск, 29 июня5 июля 2014. Сбк докладов, Т3, с9194.

  155. Л.Ф. Черногор, В.Л. Фролов. Особенности распространения генерируемых мощным радиоизлучением АГВ с частотами, близкими к собственным частотам ионосферы. // XXIV Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн». Иркутск, 29 июня – 5 июля 2014. Сб-к докладов, Т. 3, с. 87-90.

  156. Л.Ф. Черногор, В.Л. Фролов. Инфразвуковые колебания в ионосфере при воздействии на нее мощным радиоизлучением стенда «СУРА». // XXIV Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн». Иркутск, 29 июня – 5 июля 2014. Сб-к докладов, Т. 3, с. 99-103.

  157. Л.Ф. Черногор, В.Л. Фролов. Перемещающиеся волновые возмущения, генерируемые периодическим нагревом околоземной плазмы радиоизлучением стенда «СУРА». // XXIV Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн». Иркутск, 29 июня – 5 июля 2014. Сб-к докладов, Т. 3, с. 104-107.

  158. В.Л. Фролов, И.А. Болотин, Г.П. Комраков, А.В. Першин, Г.Г. Вертоградов, В.Г. Вертоградов, Е.Г. Вертоградова, В.Е. Куницын, А.М. Падохин, Г.А. Курбатов, А.Д. Акчурин, Е.Ю. Зыков. Генерация искусственных ионосферных неоднородностей при воздействии на среднеширотную ионосферу Земли мощными КВ радиоволнами Х-поляризации. // XXIV Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн». Иркутск, 29 июня – 5 июля 2014. Сб-к докладов, Т. 3, с. 108-111.

  159. В.Л. Фролов, Н.А. Митяков, Е.А. Шорохова, Ж.-Л. Рош, М. Парро. Структура электрического поля мощной КВ радиоволны во внешней ионосфере Земли. // XXIV Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн». Иркутск, 29 июня – 5 июля 2014. Сб-к докладов, Т. 3, с. 112-115.

  160. В.Л. Фролов, И.А. Болотин, В.О. Рапопорт, Е.А. Шорохова, Ж.-Л. Рош, М. Парро, Е.В. Мишин. Характеристики искусственных дактов плотности плазмы, возбуждаемых во внешней ионосфере мощным радиоизлучением стенда «СУРА». // XXIV Всероссийская научная конференция «Распространение радиоволн». Иркутск, 29 июня – 5 июля 2014. Сб-к докладов, Т. 3, с. 116-119.

  161. Тертышников А.В., Писанко Ю.В., Палей А.А., Сыроешкин А.В., Макоско А.А., Соддатенко С.А., Фролов В.Л., Ширшов Н.В., Обельченко Т.В., Мельников Е.С., Иванов И.И., Денисенко П.Ф., Тертышников С.В., Парфенов С.В., Шевелкин В.А. Патент на изобретение № 2560525 «Способ определения положения эпицентральной зоны источника и скорости распространения перемещающихся ионосферных возмущений». 25 июня 2014 г.

  162. В.Л. Фролов, В.О. Рапопорт, Е.А. Шорохова, Н.А. Айдакина, М.Е. Гущин, И.Ю. Зудин, С.В. Коробков, А.В. Костров, М. Парро, Ж.-Л. Рош. Тонкая структура дактов плотности, формируемых при активном радиочастотном воздействии на лабораторную и космическую плазмы. // Письма в ЖЭТФ, 2015. Т. 101, вып 5, с. 342-346.

  163. Л.Ф. Черногор, С.В. Панасенко, В.Л. Фролов, И.Ф. Домнин. Волновые возмущения в ионосфере, сопровождавшие воздействие на околоземную плазму мощным радиоизлучением: результаты наблюдений на харьковском радаре некогерентного рассеяния. // Изв. вузов. Радиофизика, 2015. Т. 58 , № 2, с. 85-99.

  164. В.Л. Фролов. Пространственная структура возмущений плотности плазмы, индуцируемых в ионосфере при ее модификации мощными КВ радиоволнами: обзор результатов экспериментальных исследований. // Солнечно-земная физика, 2015. Том 1, № 2, стр. 22-45, DOI:10.12737/10383.

  165. В.Л. Фролов, Е.А. Шорохова, В.Е. Куницын, Е.С. Андреева, А.М. Падохин. Особенности возбуждения крупномасштабных неоднородностей плотности плазмы при модификации F2-области ионосферы мощными КВ радиоволнами. // Изв. вузов Радиофизика, 2015. Т. 58, № 10, с. 797-810.

  166. В.Л. Фролов, И.А. Болотин, Г.П. Комраков, Я.В. Глухов, Е.С. Андреева, В.Е. Куницын, Г.А. Курбатов. GPS-диагностика крупномасштабных возмущений плотности плазмы, возбуждаемых во внешней ионосфере Земли при модификации F2-области ионосферы мощными КВ радиоволнами. // Гелиогеофизические исследования, 2015. Вып. 13, с. 49-61.

  167. В.Л. Фролов, Г.П. Комраков, Я.В. Глухов, Е.С. Андреева, В.Е. Куницын, Г.А. Курбатов. Пространственная структура крупномасштабных возмущений плотности плазмы, возбуждаемых при модификации F2-области ионосферы мощными КВ радиоволнами. // Изв. вузов Радиофизика, 2016. Т. 59, № 2, с. 91-98.

  168. В.Л. Фролов, В.О. Рапопорт, Е.А. Шорохова, А.С. Белов, М. Парро, Ж.-Л. Рош. Характеристики электромагнитных и плазменных возмущений, индуцируемых на высотах внешней ионосферы Земли при модификации F2-области мощным КВ радиоизлучением стенда СУРА. // Изв. вузов Радиофизика, 2016. Т. 59, № 3, с. 198-222.

  169. Zhang Xuemin, Frolov V.L., Shen Xuhui, Ruzhin Y., Zhao Shufan, zeren Zhima, Xu Weidong, Qian Geng. Phenomena excited by ionospheric heating observed on DEMETER satellite. // Chin. J. Space Sci., 2016. Vol. 36(1). P. 25-39.

  170. Фролов В.Л. Обзор результатов исследований, выполненных на стенде СУРА в последние годы. (Заказной) // Труды XXV Всероссийской открытой научной конференции «Распространение радиоволн», посвященной 80-летию отечественных ионосферных исследований, Томск, 4 – 9 июля 2016. Т. I. С. 66.

  171. Болотин И.А., Фролов В.Л., Вертоградов Г.Г., Вертоградов В.Г. Влияние эффекта магнитного зенита на генерацию сверхмелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей. // Труды XXV Всероссийской открытой научной конференции «Распространение радиоволн», посвященной 80-летию отечественных ионосферных исследований, Томск, 4 – 9 июля 2016. Т. II. С. 209-212.

  172. Шерстюков Р.О., Фролов В.Л., Акчюрин А.Д. Контроль за уровнем возмущенности ионосферы над стендом Сура с помощью построения двумерных карт ПЭС. // Труды XXV Всероссийской открытой научной конференции «Распространение радиоволн», посвященной 80-летию отечественных ионосферных исследований, Томск, 4 – 9 июля 2016. Т. II. С. 245-248.

  173. Фролов В.Л. Свойства электромагнитных и плазменных возмущений, возбуждаемых на высотах внешней ионосферы Земли при модификации F2-слоя мощными радиоволнами. // Труды XXV Всероссийской открытой научной конференции «Распространение радиоволн», посвященной 80-летию отечественных ионосферных исследований, Томск, 4 – 9 июля 2016. Т. II. С. 257-260.

  174. Черногор Л.Ф., Фролов В.Л., Барабаш В.В. Эффекты воздействия мощным радиоизлучением на ионосферу во время умеренных геокосмических бурь: результаты наблюдений при помощи ионозондов. // Труды XXV Всероссийской открытой научной конференции «Распространение радиоволн», посвященной 80-летию отечественных ионосферных исследований, Томск, 4 – 9 июля 2016. Т. II. С. 261-264.

  175. Черногор Л.Ф., Фролов В.Л., Вовк А.Н. Крупномасштабные возмущения, индуцируемые в ионосфере мощным радиоизлучением во время умеренных магнитных бурь. // Труды XXV Всероссийской открытой научной конференции «Распространение радиоволн», посвященной 80-летию отечественных ионосферных исследований, Томск, 4 – 9 июля 2016. Т. II. С. 265-268.

  176. Зыков Е.Ю., Фролов В.Л. Особенности зондирования возмущенной области ионосферы над стендом Сура при использовании Казанского цифрового ионозонда. // Труды XXV Всероссийской открытой научной конференции «Распространение радиоволн», посвященной 80-летию отечественных ионосферных исследований, Томск, 4 – 9 июля 2016. Т. II. С. 273-276.

  177. Черногор Л.Ф., Фролов В.Л., Барабаш В.В. Эффекты воздействия мощным радиоизлучением на ионосферу на фоне умеренных геокосмических бурь: результаты наблюдений с помощью ионозондов. // Вестник ПГТУ: Телекоммуникации и радиотехника. 2016. № 2 (30), с. 6 – 27. DOI:10.15350/2306-2819.2016.2.6.

  178. Andreeva E.S., Frolov V.L., Kunitsyn V.E., Kryukovskii A.S., Lukin D.S., Nazarenko M.O., Padokhin A.M. Radiotomography and HF ray tracing of the artificially disturbed ionosphere above the Sura heating facility. // Radio Sci., 2016. Vol. 51, No. 6. P. 638-644. Doi:10.1002/2015RS005939.

  179. Сергеев Е.Н., Грач С.М., Фролов В.Л., Шиндин А.В. Диагностика процессов генерации, релаксации и переноса искусственных плазменных возмущений с помощью коротких импульсов мощной радиоволны. // Изв. вузов Радиофизика, 2016. Т. 59, № 11, с. 977-990.

  180. Zhang, X., V. Frolov, C. Zhou, S. Zhao, Y. Ruzhin, X. Shen, Z. Zhima, and J. Liu. Plasma perturbations HF-induced in the topside ionosphere. // J. Geophys. Res. Space Physics, 2016. Vol. 121, pp. 10,052–10,063, doi:10.1002/ 2016JA022484.

  181. И.А. Болотин, В.Л. Фролов, А.Д. Акчурин, Е.Ю. Зыков. Об особенностях генерации искусственных ионосферных неоднородностей в области масштабов l  50 – 200 м. // Изв. вузов. Радиофизика, 2016. Т. 59, № 12, с. 1087-1097. Индексируется в базе РИНЦ.

  182. Болотин И.А., Фролов В.Л., Вертоградов Г.Г., Вертоградов В.Г. Влияние эффекта магнитного зенита на генерацию сверхмелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей. // Изв. вузов. Физика, 2016. Т. 59, № 12-3, с. 15-18.

  183. Шерстюков Р.О., Фролов В.Л., Акчурин А.Д. Контроль возмущенности ионосферы над стендом «СУРА» с помощью построения двумерных карт вариаций полного электронного содержания. // Изв. вузов. Физика, 2016. Т. 59, № 12-3, с. 23-27.

  184. Зыков Е.Ю., Фролов В.Л. Результаты зондирования возмущенной области ионосферы над стендом «СУРА» при использовании казанского цифрового ионозонда. // Изв. вузов. Физика, 2016. Т. 59, № 12-3, с. 33-36.

  185. Фролов В.Л. Искусственная турбулентность среднеширотной ионосферы. Монография. Изд. ННГУ, 2017, 468 с.

  186. H.G. James, V.L. Frolov, E.S. Andreeva, A.M. Padokhin, and C.L. Siefring. Sura heating facility transmissions to the CASSIOPE/e-POP satellite. // Radio Sci., 2017. Vol. 52, doi:10.1002/2016RS006190.

  187. Фролов В.Л., Болотин И.А. Вертоградов Г.Г., Вертоградов В.Г. Генерация сверхмелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей при модификации ионосферы мощными КВ радиоволнами. // Изв. вузов. Радиофизика, 2017. Т. 60, № 6, с. 502-508.

  188. Е.Д. Терещенко, В.А. Турянский, Б.З. Худукон, Р.Ю. Юрик, В.Л. Фролов. О пространственной структуризации F2-слоя по данным спутникового радиопросвечивания ионосферы, возмущенной мощным КВ-радиоизлучением. // Изв. вузов. Радиофизика, 2017. Т. 60, №8, с. 680-691.

  189. Bakhmetieva, N.V., Frolov, V.L., Vyakhirev, V.D., Kalinina, E.E., Akchurin, A.D., Zykov, E.Y. The lower ionosphere response to its disturbances by powerful radio waves. // Advances in Space Research, 2018. Vol. 61, pp. 1919-1930.

  190. В.Л. Фролов, В.О. Рапопорт, Е.А. Шорохова, М. Парро, Ж.-Л. Рош. Результаты измерений характеристик искусственных электромагнитных и плазменных возмущений на высотах внешней ионосферы Земли с помощью ИСЗ DEMETER. // ВМУ. Серия 3. Физика. Астрономия. 2018. №1, с. 18-40.

  191. V.L. Frolov, V.O. Rapoport, E.A. Shorokhova, M. Parrot, and J.-L. Rauch. The results of measurements of features of artificial electromagnetic and plasma perturbations in the outer ionosphere of the Earth using the DEMETER satellite. // Moscow University Physics Bulletin, 2018. Vol. 73, No. 1, pp. 17-40.

  192. В.Л. Фролов, Р.Ю. Лукьянова, А.С. Белов, И.А. Болотин, М.Н. Добровольский, А.О. Рябов, Е.А. Шорохова. Характеристики плазменных возмущений, возбуждаемых на высотах 450 – 500 км при работе стенда СУРА. // Изв. вузов. Радиофизика, 2018. Т. 61, № 5, с. 359-373.

  193. A. V. Streltsov, J.-J. Berthelier, A. A. Chernyshov, V. L. Frolov, F. Honary, M. J. Kosch, R. P. McCoy, E. V. Mishin, M. T. Rietveld. Past, Present and Future of Active Radio Frequency Experiments in Space. // Space Science Review. (2018) 214:118, https://doi.org/10.1007/s11214-018-0549-7.

  194. XueMin Zhang, Vladimir Frolov, ShuFan Zhao, Chen Zhou, yaLu Wang, Alexander Ryabov, and DuLin Zhai. The first joint experimental results between SURA and CSES. // Earth and Planetary Physics, 2018. Vol. 2, pp. 527-537, doi:10.26464/epp2018051.

  195. Р.Ю. Лукьянова, В.Л. Фролов. Генерация электрического тока в ионосфере при модификации ее F2-области мощными КВ радиоволнами. // XXVI Всероссийская открытая научная конференция «Распространение радиоволн». 1 – 6 июля 2019 г., г. Казань. Тезисы докладов, том 2, с. 56-59.

  196. А.О. Рябов, В.Л. Фролов. Анализ взаимосвязи между потенциалом искусственного спутника Земли и температуры электронов в верхней ионосфере. // XXVI Всероссийская открытая научная конференция «Распространение радиоволн». 1 – 6 июля 2019 г., г. Казань. Тезисы докладов, том 2, с. 71-74.

  197. А.О. Рябов, В.Л. Фролов. Искусственные высыпания энергичных электронов в магнито-сопряжённой области при стимуляции ионосферы Земли Мощными КВ радиоволнами стенда СУРА. // XXVI Всероссийская открытая научная конференция «Распространение радиоволн». 1 – 6 июля 2019 г., г. Казань. Тезисы докладов, том 2, с. 75-78.

  198. А.В. Троицкий, В.Л. Фролов, А.В. Востоков, И.В. Ракуть. Радиоизлучение ридберговских атомов верхней атмосферы Земли при модификации ионосферы мощными КВ радиоволнами. // XXVI Всероссийская открытая научная конференция «Распространение радиоволн». 1 – 6 июля 2019 г., г. Казань. Тезисы докладов, том 2, с. 91-95.

  199. В.Л. Фролов, И.А. Болотин, А.О. Рябов, А.Д. Акчурин. Высыпания энергичных электронов из радиационного пояса Земли при модификации ионосферы мощным радиоизлучением стенда СУРА. // XXVI Всероссийская открытая научная конференция «Распространение радиоволн». 1 – 6 июля 2019 г., г. Казань. Тезисы докладов, том 2, с. 96-99.

  200. В.Л. Фролов, И.А. Болотин, А.О. Рябов, Е.А. Шорохова, Е.С. Андреева, А.М. Падохин. Высотные характеристики дактов плотности плазмы. // XXVI Всероссийская открытая научная конференция «Распространение радиоволн». 1 – 6 июля 2019 г., г. Казань. Тезисы докладов, том 2, с. 100-103.

  201. В.Л. Фролов, И.А. Болотин, А.В. Першин, Р.О. Шерстюков. GPS-зондирование ионосферы Земли, возмущённой мощными КВ радиоволнами. // XXVI Всероссийская открытая научная конференция «Распространение радиоволн». 1 – 6 июля 2019 г., г. Казань. Тезисы докладов, том 2, с. 104-107.

  202. Л.Ф. Черногор, К.П. Гармаш, В.Л. Фролов. Крупномасштабные возмущения в нижней ионосфере, сопровождавшие воздействие на ионосферу радиоизлучением стенда СУРА. // XXVI Всероссийская открытая научная конференция «Распространение радиоволн». 1 – 6 июля 2019 г., г. Казань. Тезисы докладов, том 2, с. 116-119.

  203. Л.Ф. Черногор, К.П. Гармаш, В.Л. Фролов. Вариации доплеровских спектров амплитуд ВЧ радиоволн на наклонных радиотрассах, последовавших за воздействием на ионосферную плазму мощным радиоизлучением стенда СУРА. // XXVI Всероссийская открытая научная конференция «Распространение радиоволн». 1 – 6 июля 2019 г., г. Казань. Тезисы докладов, том 2, с.120-123.

  204. К.М. Юсупов, Н.В. Бахметьева, В.Л. Фролов, Т. Маруяма, А.Д. Акчурин, Р.О. Шерстюков. Спорадический слой Е при воздействии мощным КВ радиоизлучением. // XXVI Всероссийская открытая научная конференция «Распространение радиоволн». 1 – 6 июля 2019 г., г. Казань. Тезисы докладов, том 2, с. 124-127.

  205. Xiang Wang , Chen Zhou1 , Tong Xu, Farideh Honary, Michael Rietveld, and Vladimir Frolov. Stimulated electromagnetic emissions spectrum observed during an X-mode heating experiment at the European Incoherent Scatter Scientific Association. // Earth and Planetary Physics, Vol. 3(5), 391–399, 2019, doi: 10.26464/epp2019042.

  206. R. Lukianova, V. Frolov, A. Ryabov. First SWARM observations of the artificial ionospheric plasma disturbances and field-aligned currents induced by the SURA power HF heating. // Geophysical Research Letters, 2019. Vol. 46(22), 12,731–12,738. https://doi.org/10.1029/2019GL085833.

  207. Черногор Л.Ф., Гармаш К.П., Фролов В.Л. Крупномасштабные возмущения в нижней и средней ионосфере, сопровождавшие воздействие на неё радиоизлучением стенда “Сура” // Изв. вузов. Радиофизика. 2019. Т. 62, № 6. С. 440–459.

  208. В.Л. Фролов, А.Д. Акчурин, И.А. Болотин, А.О. Рябов, Ж.-Ж. Бертлье, М. Парро. Высыпания энергичных электронов из радиационного пояса Земли, стимулированные модификацией среднеширотной ионосферы мощными КВ радиоволнами. // Изв. вузов. Радиофизика, 2019. Т. 62, № 9, с. 641-663.

  209. А.В. Троицкий, В.Л. Фролов, А.В. Востоков, И.В. Ракуть. Радиоизлучение ридберговских атомов верхней атмосферы при её модификации мощными КВ радиоволнами. // Изв. вузов. Радиофизика, 2019. Т. 62, № 10, с. 759-768.

  210. Рябов А.О., Фролов В.Л. Связь между потенциалом искусственного спутника земли и температурой электронов в верхней ионосфере, возмущённой мощным коротковолновым радиоизлучением наземного стенда “Сура” // Изв. вузов. Радиофизика. 2019. Т. 62, № 10. С. 736–746.

  211. Васильев Р.В., Сетов А.Г., Фролов В.Л., Ратовский К.Г., Белецкий А.Б., Ойнац А.В., Ясюкевич Ю.В., Медведев А.В., Жеребцов Г.А. Современный нагревный стенд для исследования ионосферы средних широт. Солнечно-земная физика. 2020. Т. 6, № 2. С. 61–78. DOI: 10.12737/szf-62202005.

  212. Xuemin Zhang, Vladimir Friolov, Xuhui Shen, Yalu Wang, Chen Zhou, Hengxin Lu, jianpin Huang, Alexander Ryabov, Dulin Zhai. The Electromagnetic Emissions and Plasma Modulations at Middle Latitudes Related to SURA‐CSES Experiments in 2018. // Radio Science, 2020. Vol. 55(8), e2019RS007040. https://doi.org/10.1029/2019RS007040

  213. Ю.В. Ясюкевич, С.В. Сыроватский, А.М. Падохин, В.Л. Фролов, А.М. Веснин, Д.А. Затолокин, Г.А. Курбатов, Р.В. Загретдинов, А.В. Першин, А.С. Ясюкевич. Точность позиционирования GPS в различных режимах при активном воздействии на ионосферу мощным КВ-излучением нагревного стенда “СУРА” // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2019. Т. 62, № 12. С. 906–919.

  214. А.О. Рябов, В.Л. Фролов. Высыпания энергичных электронов в магнитно сопряженной к стенду СУРА области ионосферы. // Изв. вузов. Радиофизика. 2020. Т. 63, № 4. С. 285-296.

  215. В.Л. Фролов. Новые представления о генерации искусственной ионосферной турбулентности. // VI Всероссийская научная конференция «Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды». С.-Петербург, 16 – 18 сентября 2020 г. Материалы конференции, с. 26 – 30.

  216. Chernyshov A.A., Chugunin D.V., Frolov V.L., Clausen L.B.N., Miloch W.J., Mogilevsky M.M. In situ observations of ionospheric heating effects: first results from a joint SURA and NorSat‐1experiment // Geophysical Research Letters, 2020. Vol. 47, Issue 13 / e2020GL088462, doi: 10.1029/2020GL088462.

  217. Фролов В.Л., Лукьянова Р.Ю., Рябов А.О., Болотин И.А. Спутниковые измерения плазменных возмущений и электрических токов, индуцируемых в среднеширотной ионосфере при ее модификации мощными КВ радиоволнами. // Космические исследования, 2021. Т. 59, № 4, с.

  218. Л. Ф. Черногор, В. Л. Фролов. Особенности крупномасштабных возмущений, индуцируемых в ионосфере мощным декаметровым радиоизлучением во время умеренных магнитных бурь. // Геомагнетизм и Аэрономия, 2021. Т. 61, № 4, с.

 

Основные направления исследований, полученные результаты, главные публикации

Детально исследованы спектральные и динамические характеристики искусственных ионосферных неоднородностей с размерами поперёк геомагнитного поля от долей метра до десятков километров, построена эмпирическая модель их развития и релаксации. Изучены особенности генерации и свойства сверхмелкомасштабных (дециметровых) искусственных ионосферных неоднородностей, когда частота волны накачки в области её взаимодействия с плазмой немного превышает частоту гармоники электронного циклотронного резонанса. Показано, что эффект «магнитного зенита» оказывает существенное влияние на взаимодействие мощной радиоволны О-поляризации с плазмой на средних широтах, определяя свойства возбуждаемой ИИТ и искусственных ионосферных неоднородностей.

  • Ерухимов Л.М., Метелев С.А., Мясников Е.Н., Митяков Н.А., Фролов В.Л. Искусственная ионосферная турбулентность (обзор). // Изв. вузов. Радиофизика, 1987. Т.30. N.2. С.208-225.
  • Бойко Г.Н., Ерухимов Л.М., Фролов В.Л. Возбуждение мелкомасштабных неоднородностей вблизи уровня отражения волны накачки. // Геомагнетизм и аэрономия, 1990. Т.30. N.6. С.998-1002.
  • Frolov V.L., Erukhimov L.M., Metelev S.A., Sergeev E.N. Temporal behavior of artificial small-scale ionospheric irregularities: Review of experimental results. // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 1997. Vol. 59, No. 18. P. 2317-2333.
  • 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., and Groves K.M. Study of large-scale irregularities generated in the ionospheric F region by high-power HF waves. // Изв. вузов. Радиофизика, 2000. Т. 43. № 6. С. 497-519.
  • Фролов В.Л., Комраков Г.П., Недзвецкий Д.И., Рапопорт В.О., Сергеев Е.Н., Шорохова Е.А., Штуббе П. Об эффектах, наблюдаемых при воздействии мощными короткими радиоимпульсами на верхнюю ионосферу Земли. // Изв. вузов. Радиофизика, 2006. Т.49. №8. С.643-663.
  • Фролов В.Л., Бахметьева Н.В., Беликович В.В., Вертоградов Г.Г., Вертоградов В.Г., Комраков Г.П., Котик Д.С., Митяков Н.А., Поляков С.В., Рапопорт В.О., Сергеев Е.Н., Терещенко Е.Д., Толмачева А.В., Урядов В.П., Худукон Б.З. Модификация ионосферы Земли мощным КВ радиоизлучением. // УФН, 2007. Т.177. №3. С.330-340.
  • Фролов В.Л., Недзвецкий Д.И., Урядов В.П., Иванов В.А., Иванов Д.В., Лащевский А.Р., Рябова Н.В. Гирогармонические свойства среднемасштабной искусственной ионосферной турбулентности, проявляющиеся при нагреве F2-области ионосферы мощной радиоволной О-поляризации. // Изв. вузов. Радиофизика, 2008. Т.51(5), 367-375.
  • Алимов В.А., Выборнов Ф.И., Мясников Е.Н., Рахлин А.В., Фролов В.Л. Эффект магнитного зенита и некоторые особенности мультифрактальной структуры мелкомасштабной искусственной ионосферной турбулентности. // Изв. вузов. Радиофизика, 2009. Т. 52, № 9, с. 679-689.
  • В.Л. Фролов, И.А. Болотин, Г.П. Комраков, Г.Г. Вертоградов, В.Г. Вертоградов, Е.Г. Вертоградова, А.Д. Акчурин, В.В. Бочкарев, А.М. Дрешер, Е.Ю. Зыков, Р.Р. Латыпов, И.Р. Петрова, К.М. Юсупов, В.Е. Куницын, А.М. Падохин, Г.А. Курбатов. Гирогармонические свойства генерации искусственных ионосферных неоднородностей. // Изв. вузов Радиофизика. 2012. Т. 55, № 6, с. 393-420.
  • В.Л. Фролов. Пространственная структура возмущений плотности плазмы, индуцируемых в ионосфере при ее модификации мощными КВ радиоволнами: обзор результатов экспериментальных исследований. // Солнечно-земная физика, 2015. Том 1, № 2, стр. 22-45, DOI:10.12737/10383.
  • В.Л. Фролов, Е.А. Шорохова, В.Е. Куницын, Е.С. Андреева, А.М. Падохин. Особенности возбуждения крупномасштабных неоднородностей плотности плазмы при модификации F2-области ионосферы мощными КВ радиоволнами. // Изв. вузов Радиофизика, 2015. Т. 58, № 10, с. 797-810.
  • И.А. Болотин, В.Л. Фролов, А.Д. Акчурин, Е.Ю. Зыков. Об особенностях генерации искусственных ионосферных неоднородностей в области масштабов l^ » 50 – 200 м. // Изв. вузов. Радиофизика, 2016. Т. 59, № 12, с. 1087-1097. Индексируется в базе РИНЦ.
  • Болотин И.А., Фролов В.Л., Вертоградов Г.Г., Вертоградов В.Г. Влияние эффекта магнитного зенита на генерацию сверхмелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей. // Изв. вузов. Физика, 2016. Т. 59, № 12-3, с. 15-18.
  • Фролов В.Л. Искусственная турбулентность среднеширотной ионосферы. Монография. Изд. ННГУ, 2017, 468 с.
  • Фролов В.Л., Болотин И.А. Вертоградов Г.Г., Вертоградов В.Г. Генерация сверхмелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей при модификации ионосферы мощными КВ радиоволнами. // Изв. вузов. Радиофизика, 2017. Т. 60, № 6, с. 502-508.
  • Streltsov, J.-J. Berthelier, A. A. Chernyshov, V. L. Frolov, F. Honary, M. J. Kosch, R. P. McCoy, E. V. Mishin, M. T. Rietveld. Past, Present and Future of Active Radio Frequency Experiments in Space. // Space Science Review. (2018) 214:118, https://doi.org/10.1007/s11214-018-0549-7.

 

Разработаны методы управления характеристиками ИИТ за счёт выбора поляризации, частоты и мощности волны накачки, временного режима её излучения и ориентации диаграммы направленности пучка мощных радиоволн.

  • Frolov V.L. Control of spectral characteristics of artificial low-frequency ionosphere turbulence. // International J. Geomagnetism and Aeronomy, 2003. V.4, No.2. P.159-165.

 

Изучены спектральные и динамические характеристики основных компонент искусственного радиоизлучения ионосферы (ИРИ) во всём диапазоне частот стенда СУРА от 4.3 до 9.5 МГц. Разработаны схемы диагностики искусственных высокочастотных и низкочастотных плазменных возмущений с помощью ИРИ. Разработан метод диагностики плазменных возмущений с помощью ИРИ.

  • Бойко Г.Н., Ерухимов Л.М., Зюзин В.А., Комраков Г.П., Метелев С.А., Митяков Н.А., Никонов В.А., Рыжов В.А., Токарев Ю.В., Фролов В.Л. Динамические характеристики стимулированного радиоизлучения ионосферной плазмы. // Изв. вузов. Радиофизика, 1985. Т.28. N.4. С.395-405.
  • Leyser T.B., Thide B., Waldenvik M., Goodman S., Frolov V.L., Grach S.M., Karashtin A.N., Komrakov G.P., Kotik D.S. Spectral structure of stimulated electromagnetic emission between electron cyclotron harmonics. // J. Geophys. Res., 1993. V.98. N.A10. P.17597-17606.
  • Leyser T.B., Thide B., Waldenvik M., Veszelei E., Frolov V.L., Grach S.M., Komrakov G.P. Downshifted maximum features in stimulated electromagnetic emission spectra. // J. Geophys. Res., 1994. V.99. N.A P.19555-19568.
  • Фролов В.Л., Бойко Г.Н., Метелев С.А., Сергеев Е.Н. О возможностях исследования искусственной ионосферной турбулентности с помощью диагностического радиоизлучения ионосферной плазмы. // Изв. вузов. Радиофизика, 1994. Т.37. N.7. С.909-928.
  • Sergeev E.N., Frolov V.L., Grach S.M., Shvarts M.M. Investigations of artificial HF plasma turbulence features using stimulated electromagnetic emission. // Adv. Space Res., 1995. V.15. N.12. P.12 (63-66).
  • Фролов В.Л., Еpухимов Л.М., Комpаков Г.П., Сергеев Е.Н., Тиде Б., Беpнхаpдт П.А., Вагнеp Л.С., Гольдстейн Дж.А., Селчеp Г. Об эффекте усиления генеpации BUM, обнаpуживающимся пpи использовании схемы дополнительного нагpева ионосфеpной плазмы. // Изв. вузов. Радиофизика, 1997. Т.40. N.5. С.561-585.
  • Фролов В.Л., Комpаков Г.П., Сергеев Е.Н., Тиде Б., Валденвик М., Весзелей Е. Результаты экспеpиментальных исследований хаpактеpистик узкополосной компоненты ИРИ. // Изв. вузов. Радиофизика, 1997. Т.40. N.9. С.1091-1112.
  • Frolov V.L., Ermakova E.N. Erukhimov L.M., Komrakov G.P., Sergeev E.N., and Stubbe P. A new upshifted spectral stimulated electromagnetic emission structure, observed between electron cyclotron harmonics. // Geophys. Res. Lett., 1997, V.24. P.1647-1650.
  • Sergeev E.N., Frolov V.L., Komrakov G.P., Thide B. Temporal evolution of HF-excited plasma waves, measured at different pump frequencies by stimulated electromagnetic emission. // J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 1997. V.59, N.18. P.2383-2400.
  • Grach S.M., Shvarts M.M., Sergeev E.N., Frolov V.L. Broad continuum feature of stimulated electromagnetic emission. // J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 1998. V.60, N.12. P.1233-1246.
  • Frolov V.L., Erukhimov L.M., Kagan L.M., Komrakov G.P., Sergeev E.N., and Stubbe P. Two-component nature of the broad upshifted maximum in stimulated electromagnetic emission (SEE) spectra. // Phys. Rev. Lett., 1998, V.81, N.8. P.1630-1633.
  • Сеpгеев Е.Н., В.Л. Фpолов, Г.Н. Бойко, Г.П. Комpаков. Результаты исследований эволюции ленгмюpовской и веpхнегибpидной плазменной туpбулентности с помощью искусственного pадиоизлучения ионосфеpы. // Изв. вузов Радиофизика, 1998. Т.41. С.313-347.
  • Frolov V.L., Sergeev E.N., Ermakova E.N., Komrakov G.P., and Stubbe P. Spectral features of stimulated electromagnetic emissions, measured in the 4.3 – 9.5 MHz pump wave frequency range. // Geophys. Res. Lett., 2001. V.28. No.16. P.3103-3106.
  • Фpолов В.Л., Сеpгеев Е.Н., Штуббе П. Исследование пpоцессов пеpеноса в веpхней ионосфеpе Земли с помощью искусственной ионосфеpной туpбулентности, создаваемой пучком мощных КВ pадиоволн. // Изв. вузов. Радиофизика, 2002. Т.45. N.2. С.121-143.
  • Frolov V.L., Sergeev E.N., Komrakov G.P., Stubbe P., Thide B., Waldenvik M., Veszeley E., and Leyser T.B. The ponderomotive narrow continuum (NCp) component instimulated electromagnetic emission spectra. // J. Geophys. Res., 2004. Vol.109, A07304, doi:10.1029/2001JA005063.
  • Фролов В.Л., Недзвецкий Д.И., Сергеев Е.Н., П. Штуббе. О свойствах тепловой узкополосной компоненты в спектре искусственного радиоизлучения ионосферы. // Изв. вузов. Радиофизика, 2005. Т.48. №12. С.1013-1031.
  • Sergeev E.N., Frolov V.L., Grach S.M., and Kotov P.V. On the morphology of SEE spectral features in a wide pump wave frequency range. // Advances and Space Research, 2006. Vol.38, pp.2518-2526.
  • Фролов В.Л., Комраков Г.П., Недзвецкий Д.И., Рапопорт В.О., Сергеев Е.Н., Шорохова Е.А., Штуббе П. Об эффектах, наблюдаемых при воздействии мощными короткими радиоимпульсами на верхнюю ионосферу Земли. // Изв. вузов. Радиофизика, 2006. Т.49. №8. С.643-663.
  • Сергеев Е.Н., Грач С.М., Фролов В.Л., Шиндин А.В. Диагностика процессов генерации, релаксации и переноса искусственных плазменных возмущений с помощью коротких импульсов мощной радиоволны. // Изв. вузов Радиофизика, 2016. Т. 59, № 11, с. 977-990.
  • Фролов В.Л. Искусственная турбулентность среднеширотной ионосферы. Монография. Изд. ННГУ, 2017, 468 с.

 

На стенде СУРА методом низкоорбитальной радиотомогpафии впеpвые выполнены исследования пространственной стpуктуpы возмущённой области ионосфеpы. Установлено, что, хотя основная доля энергии волны накачки выделяется в локальной области ионосферы, определяемой размером диаграммы направленности в горизонтальной плоскости (50 – 100 км) и вертикальным размером, определяемым характерными длинами термодиффузионных процессов (5 – 30 км в F_2-области), возмущения концентрации плазмы для вечерних и ночных условий проведения измерений наблюдаются в гораздо большем объёме ионосферы: до 500 км в горизонтальном направлении и, по крайней мере, в диапазоне высот от 100 до 1000 км.

  • 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 a powerful HF-wave and magnetic zenith effect at mid-latitudes. // Physics Letters A, 325 (2004). P. 381-388.
  • Фролов В.Л., Бахметьева Н.В., Беликович В.В., Вертоградов Г.Г., Вертоградов В.Г., Комраков Г.П., Котик Д.С., Митяков Н.А., Поляков С.В., Рапопорт В.О., Сергеев Е.Н., Терещенко Е.Д., Толмачева А.В., Урядов В.П., Худукон Б.З. Модификация ионосферы Земли мощным КВ радиоизлучением. // УФН, 2007. Т.177. №3. С.330-340.
  • Kunitsyn V.E., Andreeva E.S., Frolov V.L., Komrakov G.P., Nazarenko M.O., Padokhin A.M. Sounding of HF heating-induced artificial ionospheric disturbances by navigation satellite radio transmissions. // Radio Sci., 2012. Vol. 47(4), RS0L15, doi:10.1029/2011RS004957.
  • Andreeva E.S., Frolov V.L., Kunitsyn V.E., Kryukovskii A.S., Lukin D.S., Nazarenko M.O., Padokhin A.M. Radiotomography and HF ray tracing of the artificially disturbed ionosphere above the Sura heating facility. // Radio Sci., 2016. Vol. 51, No. 6. P. 638-644. Doi:10.1002/2015RS

 

Обнаружено, что модификация F_2-области ионосферы приводит к появлению уже через несколько секунд на высотах Е-области искусственных ионосферных неоднородностей с размерами порядка нескольких сотен метров.

  • Бахметьева Н.В., Беликович В.В., Вяхирев В.В., Фролов В.Л., Калинина Е.Е. Обратное рассеяние радиоволн искусственными неоднородностями ионосферной плазмы на высотах 120 – 180 км. // Известия вузов. Радиофизика, 2010. Т.53, № 5-6, с. 338-355.
  • Бахметьева Н.В., Фролов В.Л., Вяхирев В.Д., Калинина Е.Е., Болотин И.А., Акчурин А.Д., Зыков Е.Ю. О формировании искусственных плазменных возмущений в нижней ионосфере. // Изв. вузов Радиофизика, 2012. Т. 55, № 1-2, с. 106-121.
  • Bakhmetieva, N.V., Frolov, V.L., Vyakhirev, V.D., Kalinina, E.E., Akchurin, A.D., Zykov, E.Y. The lower ionosphere response to its disturbances by powerful radio waves. // Advances in Space Research, 2018. Vol. 61, pp. 1919-1930.

 

С помощью французского микроспутника DEMETER выполнены детальные измерения свойств плазменных и электромагнитных возмущений на высоте 660 км, которые индуцируются во внешней ионосфере при модификации F_2-области мощной радиоволной О-поляризации. Обнаружено формирование дактов с избыточной плотностью плазмы и изучены их свойства.

  • Фролов В.Л., Рапопорт В.О., Комраков Г.П., Белов А.С., Марков Г.А., Парро М., Рош Ж.Л., Е.В. Мишин. Создание дактов плотности при нагреве ионосферы Земли мощным КВ радиоизлучением. // Письма в ЖЭТФ, 2008. Т. 88, вып. 12, с. 908-913.
  • Rapoport V.O., Frolov V.L., Polyakov S.V., Komrakov G.P., Ryzhov N.A., Markov G.A., Belov A.S., Parrot M., and Rauch J.-L. VLF electromagnetic field structures in ionosphere disturbed by Sura RF heating facility. // J. Geophys. Res., Vol. 115, A10322, doi:10.1029/2010JA015484, 2010.
  • В.Л. Фролов, Н.А. Митяков, Е.А. Шорохова, М. Парро. Структура электрического поля мощной короткой радиоволны во внешней ионосфере Земли. // Изв. вузов. Радиофизика, 2013. Т. 56, №6, с. 361-381.
  • В.Л. Фролов, В.О. Рапопорт, Е.А. Шорохова, А.С. Белов, М. Парро, Ж.-Л. Рош. Характеристики электромагнитных и плазменных возмущений, индуцируемых на высотах внешней ионосферы Земли при модификации F2-области мощным КВ радиоизлучением стенда СУРА. // Изв. вузов Радиофизика, 2016. Т. 59, № 3, с. 198-222.

 

С помощью спутников серии SWARM изучены свойства искусственных плазменных возмущений на высотах 450 – 500 км. Обнаружена генерация продольных электрических токов.

  • В.Л. Фролов, Р.Ю. Лукьянова, А.С. Белов, И.А. Болотин, М.Н. Добровольский, А.О. Рябов, Е.А. Шорохова. Характеристики плазменных возмущений, возбуждаемых на высотах 450 – 500 км при работе стенда СУРА. // Изв. вузов. Радиофизика, 2018. Т. 61, № 5, с. 359-373.
  • Lukianova, V. Frolov, A. Ryabov. First SWARM observations of the artificial ionospheric plasma disturbances and field-aligned currents induced by the SURA power HF heating. // Geophysical Research Letters, 2019. Vol. 46(22), 12,731–12,738. https://doi.org/10.1029/2019GL085833.
  • Фролов В.Л., Лукьянова Р.Ю., Рябов А.О., Болотин И.А. Спутниковые измерения плазменных возмущений и электрических токов, индуцируемых в среднеширотной ионосфере при ее модификации мощными КВ радиоволнами. // Космические исследования, 2021. Т. 59, № 4.

 

Изучены характеристики перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ), возбуждаемых при периодическом и моноимпульсном нагреве ионосферы мощными радиоволнами. Определены оптимальные режимы излучения мощных радиоволн для их генерации. Показано, что ПИВ могут распространяться до 1000 км и более от области их генерации, изменяя характеристики среды распространения радиоволн.

  • Л.Ф. Черногор, В.Л. Фролов, Г.П. Комраков, В.Ф. Пушин. Вариации спектра ионосферных волновых возмущений при периодическом нагреве плазмы мощным высокочастотным радиоизлучением. // Изв. вузов Радиофизика. Т.54, №2, с.81, 2011.
  • Черногор Л.Ф., Фролов В.Л. Перемещающиеся ионосферные возмущения, генерируемые периодическим нагревом плазмы мощным высокочастотным радиоизлучением. // Изв. вузов Радиофизика, 2012. Т. 55, № 1-2, с. 14-36.
  • Л.Ф. Черногор, В.Л. Фролов. Особенности волновых возмущений в ионосфере при периодическом нагреве плазмы радиоизлучением стенда «СУРА». // Изв. вузов. Радиофизика, 2013. Т. 56, №5, с. 307-321.
  • Л.Ф. Черногор, С.В. Панасенко, В.Л. Фролов, И.Ф. Домнин. Волновые возмущения в ионосфере, сопровождавшие воздействие на околоземную плазму мощным радиоизлучением: результаты наблюдений на харьковском радаре некогерентного рассеяния. // Изв. вузов. Радиофизика, 2015. Т. 58 , № 2, с. 85-99.
  • Черногор Л.Ф., Гармаш К.П., Фролов В.Л. Крупномасштабные возмущения в нижней и средней ионосфере, сопровождавшие воздействие на неё радиоизлучением стенда “Сура” // Изв. вузов. Радиофизика. 2019. Т. 62, № 6. С. 440–459.

 

Изучены особенности нагрева ионосферной плазмы мощными радиоволнами Х-поляризации и их влияние на генерацию ИИТ.

  • Frolov V.L., Kagan L.M., Sergeev E.N., Komrakov G.P., Bernhardt P.A., Goldstein J.A., Wagner L.S., Selcher C.A., and Stubbe P. Ionospheric observations of F-region artificial plasma turbulence, modified by powerful X-mode radio waves. // J. Geophys. Res., 1999. V.104, No.A P.12695-12704.
  • Фролов В.Л. Об особенностях воздействия мощными радиоволнами с Х-поляризацией на ионосферу земли и наблюдаемых при этом эффектах. // Изв. вузов Радиофизика, 2012. Т. 55, № 1-2, с. 122-139.
  • В.Л. Фролов, И.А. Болотин, Г.П. Комраков, Першин А.В., Г.Г. Вертоградов, В.Г. Вертоградов, Е.Г. Вертоградова, В.Е. Куницын, А.М. Падохин, Г.А. Курбатов, А.Д. Акчурин, Е.Ю. Зыков. Генерация искусственных ионосферных неоднородностей при воздействии на среднеширотную ионосферу Земли мощными КВ радиоволнами с необыкновенной поляризацией. // Изв. вузов. Радиофизика, 2014. Т. 57, № 6, с. 437-463.

 

Изучены свойства высыпаний энергичных электронов из радиационного пояса Земли, стимулированных нагревом F2-области среднеширотной ионосферы мощными КВ радиоволнами

  • В.Л. Фролов, А.Д. Акчурин, И.А. Болотин, А.О. Рябов, Ж.-Ж. Бертлье, М. Парро. Высыпания энергичных электронов из радиационного пояса Земли, стимулированные модификацией среднеширотной ионосферы мощными КВ радиоволнами. // Изв. вузов. Радиофизика, 2019. Т. 62, № 9, с. 641-663.
  • А.О. Рябов, В.Л. Фролов. Высыпания энергичных электронов в магнитно сопряженной к стенду СУРА области ионосферы. // Изв. вузов. Радиофизика. 2020. Т. 63, № 4. С. 285-296.

 

Кроме перечисленных выше выполнялись исследования по воздействию модификации ионосферы мощными КВ радиоволнами на интенсивность микроволнового излучения в линии озона

  • Куликов Ю.Ю., Григорьев Г.И., Красильников А.А., Фролов В.Л. Вариации микроволнового излучения мезосферы при нагреве ионосферы мощными короткими радиоволнами. // Изв. вузов Радиофизика, 2012. Т. 55, № 1-2, с. 57-65; Ю.Ю. Куликов, В.Л. Фролов. Влияние искусственно возмущенной ионосферы на мезосферный озон. // Химическая физика, 2013. Т. 32, № 11, с. 26-30,

на генерацию авроральной активности

  • Ружин Ю.Я., Кузнецов В.Д., Ковалёв В.И., Бехшадская И.Н., Карабаджак Г.Ф., Пластинин Ю.А., Фролов В.Л., Комраков Г.П., Парро М. О возможности локализация суббури нагревным стендом «Сура». // Изв. вузов Радиофизика, 2012. Т. 55, № 1-2, с. 94-105; Ружин Ю.Я., Кузнецов В.Д., Пластинин Ю.А., Карабаджак Г.Ф., Фролов В.Л., Комраков Г.П., Парро М. Авроральная активность, вызванная мощным радиоизлучением стенда «Сура». // Геом. и Аэрон. 2013. Т. 53, №1, с. 1-7,

на генерацию всплесков микроволнового излучения с ионосферных высот

  • А.В. Троицкий, В.Л. Фролов, А.В. Востоков, И.В. Ракуть. Радиоизлучение ридберговских атомов верхней атмосферы при её модификации мощными КВ радиоволнами. // Изв. вузов. Радиофизика, 2019. Т. 62, № 10, с. 759-768.

 

Выполняемые в последние годы исследовательские работы

1.) Руководитель работ, выполняемых по х/д с ААНИИ в рамках ФЦП “Геофизика”: «Исследование генерации искусственных плазменных возмущений в высоких и средних широтах» (2011 – 2015 гг.)

Задачами НИР являлись:

  • Разработать эмпирическую модель генерации искусственных ионосферных неоднородностей (ИИН), возбуждаемых в F2-области среднеширотной ионосферы вблизи уровня отражения мощной радиоволны О-поляризации при различных режимах ее излучения и в различных ионосферных условиях.
  • Разработать эмпирическую модель генерации ИИН, возбуждаемых в Е области среднеширотной ионосферы и в долине между Е и F областями (на высотах 100 – 150км).
  • Разработать эмпирическую модель генерации ИИН, возбуждаемых во внешней среднеширотной ионосфере при нагреве ее F2-области.
  • Разработать эмпирическую модель генерации электромагнитных полей, регистрируемых во внешней среднеширотной ионосфере при модификации её F2-области.
  • Определить параметры пространственной структуры возмущённой области среднеширотной ионосферы в интервале высот от 100 км до 1000 км.
  • Разработать эмпирическую модель генерации искусственных плазменных возмущений при воздействии мощным КВ радиоизлучением на высокоширотную ионосферу.
  • Разработать эмпирическую модель генерации сигналов комбинационных частот при модификации высокоширотной ионосферы мощным модулированным по амплитуде КВ радиоизлучением и изучение характеристик их распространения во внешней ионосфере.

Все поставленные в НИР задачи были полностью выполнены.

 

2.)  Руководитель ОКР с ИЗМИРАН: «Проведение экспериментов по воздействию мощным КВ радиоизлучением нагревного стенда СУРА на ионосферу Земли» (СЧ ОКР «МКС (Наука)» Релаксация СУРА). (2010 – 2017 гг.)

Целью работ являлось:

  • Обеспечение в рамках СЧ ОКР СЧ ОКР «МКС (Наука)» Релаксация воздействия мощным коротковолновым радиоизлучением наземного нагревного стенда СУРА на ионосферу Земли при различных режимах нагрева и при минимальных значениях критической частоты слоя F2 ионосферы.
  • Анализ ионосферной обстановки, в которой проводились измерения, и анализ полученных результатов по стимуляции развития суббуревой активности в ионосфере при её модификации мощными КВ радиоволнами.
  • Обзор новых результатов исследований, полученных на стенде СУРА.

Все поставленные в СЧ ОКР задачи были полностью выполнены.

В части генерации ИИН с l^ » 50 – 200 м. Выполненные исследования позволили установить, что генерация ИИН с l^ » 50 – 200 м на высотах F2-области ионосферы происходит как при модификации ионосферы мощными радиоволнами О-поляризации, так и мощными волнами Х-поляризации. В первом случае, наличие у ИИН гирогармонических свойств свидетельствует о том, что их генерация должна быть связана с развитием верхнегибридной плазменной турбулентности и генерацией мелкомасштабных ИИН с l^ ≤ 50 м. В случае волн Х-поляризации резонансное взаимодействие мощной радиоволны с плазмой невозможно, и генерация этих неоднородностей должна определяться омическим нагревом плазмы и самофокусировочной неустойчивостью пучка мощных радиоволн.

Таким образом, можно считать доказанным существование, по крайней мере, двух механизмов генерации ИИН с l^ » 50 – 200 м в F2-области ионосферы вблизи уровня отражения мощной радиоволны. Напомним, что область существования неоднородности этих масштабов в спектре ИИН лежит между спектральным максимумом в области l^ » 50 м, связанным с развитием мелкомасштабных неоднородностей в результате развития тепловой (резонансной) параметрическй неустойчивости, и максимумом в области l^ » 500 м, связанным с развитием самофокусировочной неустойчивости пучка мощных радиоволн. В первом случае развитие параметрической неустойчивости возможно только при модификации ионосферы мощными радиоволнами О-поляризации. Во втором случае развитие ИИН имеет место при использовании волн обеих поляризаций, однако расслоение плазмы происходит более интенсивно в случае волн О-поляризации из-за более сильного нагрева плазмы мощной радиоволной и влияния эффекта «магнитного зенита». Подчеркнем, что в обоих случаях наличие отражения ВН в земной ионосфере оказывает существенное влияние на развитие этих неустойчивостей. Можно предположить, что генерация ИИН с l^ » 50 – 200 м происходит за счет нелинейной перекачки по спектру турбулентности как со стороны спектрального максимума в области l^ » 50 м, так и со стороны максимума в области l^ » 500 м. По крайней мере, это не противоречит всем имеющимся сегодня экспериментальным данным, касающимся рассмотренных в работе свойств этих неоднородностей.

Отдельно следует рассматривать механизм генерации ИИН с l^ » 100 – 200 м на высотах 100 – 150 км. Выполненные исследования показали, что эти неоднородности не могут появиться здесь за счет их прорастания от высоты отражения мощной радиоволны, где имеет место генерация наиболее интенсивной искусственной ионосферной турбулентности и развитие ИИН различных масштабов. Судя по результатам измерений, эти неоднородности появляются на таких низких высотах практически сразу с развитием ИИН на высотах F2-области ионосферы. Их образование, скорее всего, связано с генерацией неоднородностей в E-слое ионосферы, механизм которой в настоящее время еще до конца не ясен. Здесь еще только предстоит выполнить экспериментальные и теоретические исследования.

В части, касающейся GPS-диагностики крупномасштабных возмущений плотности плазмы, возбуждаемых во внешней ионосфере Земли при модификации F2-области ионосферы мощными КВ радиоволнами. Выполненные впервые совместные радиотомографические исследования структуры ВО ионосферы и ее зондирование сигналами ИСЗ навигационной системы GPS с их приемом на стенде СУРА и в разнесенных в меридиональном направлении на ~ 50 км к северу и на ~ 100 км к югу от стенда приемных пунктах позволили установить, что помимо центральной части возмущенной области, где вблизи высоты отражения мощной радиоволны О-поляризации развивается наиболее интенсивная искусственная ионосферная турбулентность и генерируются наиболее интенсивные крупномасштабные ИИН и где на высотах 200 – 400 км формируется полость с уменьшенной плотностью плазмы (фокусирующая линза), на результаты ночных измерений заметное влияние оказывают искусственные крупномасштабные плазменные возмущения, которые обнаруживаются вне этой области как на высотах F2-слоя ионосферы, так и во внешней ионосфере. Это, в первую очередь, касается областей с увеличенной плотностью плазмы, обрамляющих фокусирующую линзу, а также дактов с увеличенной плотностью плазмы, генерация которых наблюдается на высотах внешней ионосферы. До сих пор наиболее важные характеристики этих структур были получены либо методом радиотомографии, либо прямыми измерениями плазменных возмущений с борта низкоорбитальных ИСЗ. В обоих случаях такие измерения проводятся достаточно редко и, самое главное, в них удается получить только характеристики плазменных возмущений на момент пролета ИСЗ (как правило, в стационарном состоянии их развития после длительной модификации ионосферы мощными радиоволнами), тогда как для построения моделей наблюдаемых процессов принципиальное значение имеют динамические характеристики их развития и релаксации. Полученные в данной работе результаты измерений показывают, что с помощью GPS-зондирования можно изучать динамические характеристики этих крупномасштабных плазменных возмущений. В частности, было определено, что время их формирования составляет не больше 7 мин, а их релаксация длится заведомо дольше 10 мин. Естественно, влияние этих структур сказывается и на результатах измерений в п. СУРА, выполняемых прямо под центральной частью возмущенной области. В первую очередь, это необходимо учитывать при объяснении природы интенсивных вариаций ПЭС, регистрируемых на южном крае возмущенной области ионосферы.

В заключение отметим еще один результат выполненных исследований. По результатам рассмотренного цикла измерений было получено, что индуцированные нагревом F2-области ионосферы крупномасштабные возмущения плотности плазмы имели невысокую интенсивность, когда частота ВН была более чем 1 МГц ниже критической частоты f0F2, а также когда значение fВН было порядка или немного выше f0F2. К аналогичному выводу раньше приходили, например, при определении условий формирования дактов плотности плазмы на высотах внешней ионосферы.

Рассмотренные результаты исследований продемонстрировали, что для более детального изучения пространственной структуры ВО ионосферы методом ее зондирования сигналами ИСЗ навигационной системы GPS помимо приемных пунктов, размещенных вокруг стенда СУРА в меридиональной плоскости, крайне желательно также иметь приемные пункты, вынесенный из этой плоскости на расстояние не меньше 100 км. Это позволит в ряде случаев избежать наложения эффектов от неоднородностей различной природы их образования, которые занимают широкую область высот от высоты отражения волны накачки до 800 км и более, и, следовательно, — проводить раздельное изучение их характеристик.

В части возможности локализации суббури при работе нагревного стенда СУРА. Накопленные в последнее время экспериментальные факты, в частности, при проведении экспериментов СУРА – МКС, свидетельствуют о возможности эффективного вмешательства в природные процессы с помощью среднеширотного стенда даже при небольшой (~ 10 МВт) эффективной мощности излучения волны накачки. Результаты серии экспериментов 2010 года подтвердили, что для возможной локализации суббури активные эксперименты на базе стенда СУРА следует планировать в периоды вблизи равноденствия и локальной полуночи, а также, предпочтительно, в конце восстановительной фазы геомагнитной бури (уже в предварительно подготовленной ионосфере).

Несомненно, что необходимо проводить дальнейшее исследование возможностей повышения эффективности и вероятности искусственного воздействия на ионосферу в процессе активных космических экспериментов. Продолжение таких комплексных экспериментов важно не только для более глубокого понимания ионосферно-магнитосферных связей и фундаментальных процессов физики плазмы околоземного космического пространства, но и для различных практических применений.

 

3.) Руководитель гранта РНФ № 14-12-00556: «Разработка физической модели генерации искусственной плазменной турбулентности, возбуждаемой в ионосфере Земли при ее модификации мощным КВ радиоизлучением» (2014 – 2016 гг.)

Аннотация

Настоящий проект направлен на решение проблем, связанных с разработкой теории генерации турбулентности в магнитоактивной плазме при её нагреве мощным радиоизлучением. Его целью является построение адекватной новым экспериментальным данным физической модели генерации возмущений ионизированной и нейтральной компонент земной атмосферы, которые развиваются при модификации ионосферы Земли мощными КВ радиоволнами. Совершенствование модели и развитие теоретических представлений о взаимодействии мощных радиоволн с магнитоактивной плазмой будет проводиться на основе экспериментальных данных, полученных в последние годы на нагревном стенде СУРА (ФГБНУ НИРФИ, Н. Новгород) и в лабораторной плазменной установке «Ионосфера» (ИПФ РАН, Н. Новгород), а также результатов исследований, которые будут получены в рамках данного проекта.

Скоординированное комплексное изучение свойств искусственной ионосферной турбулентности (ИИТ) и возмущений нейтральной атмосферы с привлечением широкого набора различных диагностических средств в совокупности с лабораторным моделированием проходящих в магнитоактивной плазме процессов будет выполнено впервые и не имеет аналогов в практике мировых исследований модификации ионосферы мощными радиоволнами. Полученные здесь результаты позволят представить на качественно новом уровне особенности генерации и эволюции различных компонент ИИТ во всей толще ионосферы от 100 до 1500 км и определить механизмы формирования вторичной турбулентности, появление которой наблюдается далеко вне областей резонансного взаимодействия волны накачки О-поляризации с плазмой F_2-области ионосферы, где вблизи уровня отражения мощной радиоволны генерируется наиболее интенсивная первичная искусственная плазменная турбулентность.

Ожидается, что в результате выполнения запланированных по проекту исследований будут получены принципиально новые экспериментальные данные, касающиеся структуры возмущённой области ионосфеpы и свойств индуцированных мощной радиоволной плазменных возмущений, изучены свойства и определены механизмы переноса плазменных возмущений вдоль силовых линий геомагнитного поля, а также определены механизмы генерации вторичной турбулентности, возбуждаемой вне областей резонансного взаимодействия мощной радиоволны с плазмой. Результаты выполненных исследований составят основу для построения новой физической модели взаимодействия мощных радиоволн с магнитоактивной плазмой. Эти результаты важны также для определения условий управления ионосферно-магнитосферными связями за счёт модификации ионосферы мощными КВ радиоволнами, для дальнейшего развития и совершенствования методов управления характеристиками ИИТ и определения способов повышения интенсивности генерации различных её компонент.

Все поставленные в НИР задачи были полностью выполнены. При этом получены следующие основные результаты:

Выполненные эксперименты позволили получить следующие новые данные о свойствах ИИТ, возбуждаемой при модификации магнитоактивной плазмы мощными радиоволнами.

  • Доказано, что в вечерних и ночных условиях проведения нагрева ионосферы Земли мощными радиоволнами О-поляризации наиболее интенсивная генерация ИИН всех масштабов от метров до десятков километров в F_2-области ионосферы имеет место в области «магнитного зенита» (МЗ) для ВН, где мощная радиоволна в области взаимодействия с плазмой распространяется вдоль силовых линий геомагнитного поля. Для частот ВН  3 – 5.8 МГц стенда СУРА это соответствует углам наклона диаграммы направленности излучения пучка мощных радиоволн на 12 – 16 градусов от вертикали на юг. Сама область МЗ характеризуется уменьшением плотности плазмы в ней до 20 – 30%, имеет горизонтальные размеры  30 – 50 км, вытянута вдоль геомагнитного поля на расстояние до 200 км и может рассматриваться как фокусирующая линза. Образование такой области приводит к появлению канала, через который мощность ВН может частично уходить во внешнюю ионосферу, если ее частота не более чем на 0.5 – 0.7 МГц ниже критической частоты f_0F2 невозмущенного слоя плазмы. Выполненные численные расчеты распространения мощной радиоволны в таких условиях находятся в полном согласии с результатами измерений. 
  • В условиях нагрева дневной ионосферы волнами обеих поляризаций на высотах 130 – 170 км происходит увеличение концентрации плазмы на 10 – 20% в силу нарушения здесь ионизационно-рекомбинационного баланса. Такая область обладает дефокусирующими свойствами, что приводит к уменьшению потока излучения мощной радиоволны до 20 дБ на высотах F_2-области. Вместе с более высоким уровнем регулярного поглощения радиоволн в нижних слоях ионосферы в дневных условиях это приводит к значительному уменьшению транспортируемой наверх мощности ВН и объясняет, почему развитие ИИТ и ИИН оказывается при этом в значительной степени подавленным по сравнению с вечерними и ночными условиями проведения измерений.
  • В области МЗ наблюдается развитие интенсивных сверхмелкомасштабных (дециметровых) ИИН, когда частота ВН на несколько десятков килогерц превышает значение частоты гармоники гирорезонанса в области взаимодействия мощной радиоволны с плазмой. Установлено, что сверхмелкомасштабные ИИН развиваются за несколько секунд вместе с развитием декаметровых неоднородностей и релаксируют за время £ 1 с, их интенсивность может достигать 10% при Р_эфф = 100 МВт. Такие неоднородности способны формировать радиозеркало на ионосферных высотах, эффективно рассеивающее радиоволны на частотах ~ 1 ГГц.
  • Показано, что при нагреве F_2-области ионосферы мощными радиоволнами О-поляризации в условиях вечерей и ночной ионосферы возмущения плотности плазмы с масштабами 10 – 20 км наблюдаются во всей толще ионосферы от высот Е-слоя до высот ~ 800 км и выше; в горизонтальном направлении эти возмущения обнаруживаются на расстояниях до 300 км от стенда, что далеко выходит за размеры диаграммы направленности излучения пучка мощных радиоволн. Ясно, что возмущения плазмы в столь больших объемах будут оказывать сильное влияние на характер распространения радиоволн КВ-УКВ диапазонов. Установлено, что генерация декаметровых ИИН обнаруживается на высотах выше максимума  F_2-слоя ионосферы — до 50 км выше высоты отражения ВН. В ряде случаев зарегистрировано развитие нескольких локальных областей рассеяния КВ радиоволн, отстоящих от основной центральной области на расстояние до 170 км. Предполагается, что это связано с развитием ИИТ в области фокусировок лучей мощной радиоволны на крупномасштабных ИИН.
  • Обнаружен эффект «края диаграммы направленности» пучка мощных радиоволн, когда по периметру пучка имеет место усиление генерации крупномасштабных ИИН. Это определяется более быстрым изменением в этой области напряженности электрического поля мощной радиоволны в поперечном к оси пучка направлении, что приводит к появлению силы стрикционного давления, сильно неоднородному нагреву плазмы, а как результат этого — к генерации соленоидального тока, опоясывающего пучок мощных радиоволн и стимулирующего генерацию крупномасштабных ИИН.
  • Исследования развития ИИН с l_{\perp} » 50 – 500 м на высотах Е-области ионосферы (h » 110 – 130 км) позволили установить, что генерация неоднородностей обнаруживалась здесь в утренние и дневные часы при модификации ионосферы мощными радиоволнами О-поляризации, если они отражались в F_2-слое ионосферы, и не наблюдалась: а)  при нагреве ионосферы на просвет, то есть без отражения ВН О-поляризации от ионосферы; б) когда разность критической частоты f_0F2 и частоты ВН составляла более 1 МГц; в) при нагреве ионосферы радиоволнами необыкновенной поляризации и г) при нагреве ионосферы радиоволнами О-поляризации в вечерние часы при уже слабом Е-слое. При этом было показано, что развитие ИИН в Е-слое происходит также быстро, как и их развитие в F_2-слое.   Все это говорит о том, что развитие ИИН в Е-области ионосферы должно быть прямо связано с развитием ИИТ в F_2-области. Можно предположить, что причиной этого является генерация продольных токов при генерации ИИТ в F_2-области, которые, замыкаясь внизу по высокопроводящей Е-области, вызывают развитие здесь неустойчивостей и генерацию неоднородностей плотности плазмы.
  • Проведена детальная обработка результатов всех выполненных в 2005–2010 гг. с помощью бортовой аппаратуры французского микро ИСЗ DEMETER измерений плазменных возмущений на высотах ~ 660 км. Определены условия, когда на высотах внешней ионосферы наблюдается формирование дактов с повышенной плотностью плазмы, размеры которых поперек линий геомагнитного поля составляют 80 – 110 км при величине увеличения плотности плазмы в них на 15 – 25% относительно ее фонового значения при Р_эфф » 100 МВт. Они легко обнаруживаются методом низкоорбитальной спутниковой радиотомографии. На основе экспериментов и численного моделирования показано, что такие дакты формируются за счет выноса ионов кислорода из области сильного разогрева плазмы вблизи высоты отражения ВН О-поляризации. Установлено, что формирующиеся во внешней ионосфере дакты с повышенной плотностью плазмы содержат внутри себя неоднородности плотности плазмы с размерами поперек геомагнитного поля  l_{\perp}  от десятка метров до 20 км. Измерения, выполненные бортовой аппаратурой ИСЗ DMSP на высотах  ~ 840 км, показали, что в утренние и вечерние часы также имеет место формирование дактов с повышенной плотностью плазмы на высотах внешней ионосферы, но не больше нескольких процентов. Методом GPS-зондирования ионосферы было установлено, что время развития дактов не превышает 7 мин, их релаксация длится не менее 10 мин. Образование таких дактов в определенных условиях может стимулировать высыпание энергичных электронов с Е » 100 кэВ из радиационных поясов Земли, влияя, таким образом, на состояние ионосферно-магнитосферных связей.
  • Развитие наиболее интенсивной первичной ИИТ за счет генерации различных плазменных неустойчивостей и сильного разогрева плазмы вблизи высоты отражения ВН О-поляризации приводит к появлению переноса плазменных возмущений от этой области вдоль силовых линий геомагнитного поля на высоты нижней и внешней ионосферы. Эти возмущения передаются за счет механизмов амбиполярной и униполярной диффузий, потоками тепловых электронов и ионов, потоками энергичных электронов, ускоренных до надтепловых энергий (до 25 – 50 эВ) в областях плазменных резонансов, за счет электрических полей и токов, а также через волновые возмущения (ВВ) различной природы, возбуждаемые при генерации первичной ИИТ. Все это приводит к генерации вторичной турбулентности далеко вне области поглощения основной доли энергии ВН, а индуцируемые нагревом ионосферы плазменные возмущения занимают область пространства от 100 до 1000 км по высоте и до нескольких тысяч километров в горизонтальном направлении. Таким образом, достаточно локальная модификация ионосферной плазмы мощными радиоволнами приводит к ее турбулизации в значительных объемах, размеры которых намного превышают размеры области ее наиболее интенсивного первоначального нагрева. Это должно приниматься во внимание при рассмотрении свойств развития ИИТ и взаимодействия ее различных компонент.
  • Подтверждены ранее полученные результаты, касающиеся генерации внутренних гравитационных волн (ВГВ) при периодическом нагреве ионосферы с периодом Т ³ 20 мин. Обнаружены знакопеременные всплески доплеровского смещения частоты зондирующей ионосферу над г. Харьковом пробной волны, регистрируемые через 12 – 17 мин после включения ВН, которые связываются с влиянием стимулированного нагревом высыпания высокоэнергичных электронов из радиационного пояса Земли в ионосферу. Были зарегистрированы отклики ионосферы типа ВВ на включения мощной радиоволны в режиме моноимпульсного излучения ВН, а иногда — и на ее выключение. Установлено, что слабые и умеренные магнитные бури не оказывают влияния на эффективность генерации искусственных ВВ. Это означает, что интенсивность искусственных ВВ превышает интенсивность естественных возмущений, возникающих во время таких бурь. Методом радиотомографии было продемонстрировано, что искусственные ВВ обнаруживаются во всей толще ионосферы от 100 до 1000 км и что более короткомасштабные и интенсивные ВВ наблюдаются к северу от стенда СУРА по сравнению с южным направлением. Построенные впервые двумерные карты вариаций ПЭС ясно продемонстрировали, что искусственные возмущения ПЭС наблюдаются в широкой области пространства вокруг стенда СУРА, обнаруживаясь, по крайней мере, до 50 град. сш., или на ~ 800 км на юг от стенда. При этом они появляются там уже спустя несколько минут после начала воздействия. Это позволяет оценить скорость распространения возбуждающего их агента как V ³ 3 10{^3} м/с, что почти на порядок превышает скорость распространения ВГВ  на ионосферных высотах. Предполагается, что перенос возмущений здесь связан с распространением медленных МГД-волн. Можно также с уверенностью заключить, что присутствие на ионосферных высотах естественных перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ) с длинной волны 150 – 200 км и образование искусственных вариаций ПЭС оказываются связанными событиями. Причину такой связи еще предстоит выяснить. Поскольку хорошо известно, что распространяющиеся на ионосферных высотах ВГВ стимулируют генерацию неоднородностей плотности плазмы в диапазоне масштабов от сотен метров до километров, исследования свойств искусственных ВВ важны для понимания возможного механизма генерации ИИН на больших (до 1000 км и более) расстояниях от нагревного стенда и определение их влияния на распространение радиоволн различных диапазонов.
  • Выполненные на стенде СУРА эксперименты показали отсутствие какого-либо значимого влияния генерации ИИТ на работу спутниковых навигационных систем GPS/GLONASS.
  • На плазменном стенде «Крот» (ИПФ РАН, Н.Новгород) проведены экспериментальные исследования процессов формирования вытянутых вдоль внешнего магнитного поля возмущений плотности плазмы при локальном нагреве плазмы высокочастотным электромагнитным полем высокой напряженности. Исследована пространственная структура и динамика как формирующейся при этом уединенной плазменной неоднородности, так и группы неоднородностей, возникающих при одновременном «многопозиционном» ВЧ нагреве магнитоактивной плазмы, производимом системами из нескольких помещенных в плазму антенн. Установлены особенности процесса генерации нескольких неоднородностей. В частности, обнаружен эффект их взаимовлияния, проявляющийся в выравнивании уровней возмущения плотности плазмы в близких неоднородностях независимо от их начальной интенсивности. Исследовалась динамика продольного переноса плазмы при одновременном развитии нескольких неоднородностей; установлено, что она имеет более сложный характер по сравнению со случаем уединенной неоднородности.
  • Проведено численное моделирование распространения низкочастотных волн в плазме при наличии в ней мелкомасштабных неоднородностей ее плотности, вытянутых вдоль внешнего магнитного поля. По результатам численного моделирования эффект захвата излучения низкочастотных волн такими структурами имеет место как с периодическими, так и со случайно расположенными неоднородностями. Отметим, что каналирование низкочастотных волн свистового диапазона дактами плотности плазмы, которые содержат в себе более мелкомасштабные неоднородности, наблюдалось в экспериментах СУРА-DEMETER. Ясно, что такая схема распространения радиоволн может обеспечить эффективный транспорт низкочастотной мощности из волновода земля-ионосфера в магнитосферу.

Таким образом, выполненные в рамках проекта исследования позволили выявить и изучить такие новые свойства ИИТ, как: наиболее интенсивная генерация ИИН всех масштабов от  метра до десятков километров в области «магнитного зенита» для ВН, включая генерацию здесь сверхмелкомасштабных (дециметровых) неоднородностей; генерация ИИН во всей толще ионосферы от ее Е-области до высоты 1000 км и более; распространение искусственных возмущений плотности плазмы в горизонтальном направлении на 1000 км и более от стенда СУРА; создание искусственных дактов плотности плазмы на высотах внешней ионосферы, способных каналировать низкочастотные волны свистового диапазона на магнитосферные высоты и влиять на состояние системы ионосфера-магнитосфера; эффект края диаграммы направленности излучения пучка мощных радиоволн и др. Важнейшим результатом выполненных исследования явилось экспериментальное обоснование существования модификации нейтральной компоненты атмосферы на ионосферных высотах при нагреве мощными радиоволнами ее ионизированной компоненты, которая проявляется через ВВ (ВГВ), изменение уровня интенсивности излучения в линии озона, появление всплесков микроволнового излучения и, наконец, через искусственную ионизацию и искусственное оптическое излучение. Все эти результаты составляют основу новой модели взаимодействия мощных радиоволн с магнитоактивной плазмой.

Существенным вкладом в развитие представлений взаимодействия мощных радиоволн с магнитоактивной плазмой явились выполненные в рамках проекта лабораторные эксперименты на плазменные установке «Крот». Уже первые выполненные эксперименты показали, что процессы, наблюдаемые в плазме при развитии группы неоднородностей, значительно отличаются от динамики развития уединенной неоднородности, и здесь еще  предстоит провести экспериментальные и теоретические исследования по широкому кругу вопросов.

            Публикации по проекту:

  1. Bakhmetieva, V. Frolov (2014). Formation of artificial plasma perturbations in the lower ionosphere: results of the experimental studies using the SURA heating facility. Conference: Science of the future. St. Peterburg, 2014.
  2. L. Frolov (2014). The SURA heating facility: Status and recent results. Conference: Science of the future. St. Peterburg, 2014.
  3. N. Sherstyukov, A.D. Akchurin, R.N. Sherstyukov.Determination of sporadic E radio wave propagation parameters based on vertical and oblique sounding. //  Advances in Space Research, 2015. Vol. 56, pp. 1169-1176.
  4. Л.Ф. Черногор, С.В. Панасенко, В.Л. Фролов, И.Ф. Домнин. Волновые возмущения в ионосфере, сопровождавшие воздействие на околоземную плазму мощным радиоизлучением: результаты наблюдений на харьковском радаре некогерентного рассеяния. // Изв. вузов. Радиофизика, 2015. Т. 53, № 2, с. 85-99.
  5. F. Chernogor, S.V. Panasenko, V.L. Frolov, and I.F. Domnin.  Observations of the ionospheric wave disturbances using the Kharkov incoherent scatter radar upon RF heating of the near-Earth plasma. // Radiophysics and Quantum Electronics  (2015 г.)
  6. В.Л. Фролов. Пространственная структура возмущений плотности плазмы, индуцируемых в ионосфере при ее модификации мощными КВ-радиоволнами: обзор результатов экспериментальных исследований. // Солнечно-земная физика, 2015. Т. 1, № 2, с. 22-45, doi:10.12737/10383.
  7. В.Л. Фролов, В.О. Рапопорт, Е.А. Шорохова, Н.А. Айдакина, М.Е. Гущин, И.Ю. Зудин, С.В. Коробков, А.В. Костров, М. Парро, Ж.-Л. Рош. Тонкая структура дактов плотности, формируемых при активном радиочастотном воздействии на лабораторную и космическую плазмы. // Письма в ЖЭТФ, 2015. Т. 101, вып. 5, с. 342-346.
  8. В.Л. Фролов, Е.А. Шорохова, В.Е. Куницын, Е.С. Андреева, А.М. Падохин. Особенности возбуждения крупномасштабных неоднородностей плотности плазмы при модификации F2-области ионосферы мощными короткими радиоволнами. // Известия вузов. Радиофизика, 2015. Т. 58, № 10, с. 797-810.
  9. В.Л. Фролов, И.А. Болотин, Г.П. Комраков, Я.В. Глухов, Е.С. Андреева, В.Е. Куницын, Г.А. Курбатов. GPS-диагностика крупномасштабных возмущений плотности плазмы, возбуждаемых во внешней ионосфере Земли при модификации F2-области ионосферы мощными КВ радиоволнами. // Гелиогеофизические исследования, 2015. Вып. 13, с. 49-61.
  10. В.Л. Фролов, Г.П. Комраков, Я.В. Глухов, Е.С. Андреева, В.Е. Куницын, Г.А. Курбатов. Особенности возбуждения крупномасштабных неоднородностей плотности плазмы при модификации F2-области ионосферы мощными КВ. // Изв. вузов. Радиофизика, 2016. Т. 59, № 2, с. 91-98.
  11. Л.Ф. Черногор, В.Л. Фролов, В.В. Барабаш. Эффекты воздействия мощным радиоизлучением на ионосферу на фоне умеренных бурь: результаты наблюдений с помощью ионозондов. // Вестник ПГТУ: Телекоммуникации и радиотехника. 2016. № 2 (30), с. 6-27. DOI:10.15350/2306-2819.2016.2.6.
  12. А.А. Чернышов, Д.В. Чугунин, М.М. Могилевский, И.Л. Моисеенко, А.А.Ильясов, В.В. Вовченко, С.А. Пулинец, М.В. Клименко, И.Е. Захаренкова, А.В. Костров, Гущин, С.В. Коробков. Подходы к исследованию мультимасштабной структуры ионосферы с использованием наноспутников. // Гемагнетизм и Аэрономия, 2016. Т. 56, № 1, с. 1-9, doi:10.7868/S
  13. А.А. Чернышов, Д.В. Чугунин, М.М. Могилевский, И.Л. Моисеенко, А.В. Костров, Гущин, С.В. Коробков, Д.В. Янин. Изучение неоднородной структуры ионосферы при помощи одновременных измерений наноспутниками стандарта CUBESAT. // Изв. вузов. Приборостроение. 2016. Т. 59, № 6, с. 443-449, doi:10.17586/0021-3454-2016-59-6-443-449.
  14. В.Л. Фролов, В.О. Рапопорт, Е.А. Шорохова, А.С. Белов, М. Парро, Ж.-Л. Рош. Характеристики электромагнитных и плазменных возмущений, индуцируемых на высотах внешней ионосферы Земли при модификации F2-области мощным КВ радиоизлучением стенда СУРА. // Изв. вузов.Радиофизика, 2016. Т. 59, № 3, с. 198-222.
  15. Andreeva E.S., Frolov V.L., Kunitsyn V.E., Kryukovskii A.S., Lukin D.S., Nazarenko M.O., Padokhin A.M. Radiotomography and HF ray tracing of the artificially disturbed ionosphere above the Sura heating facility. // Radio Sci., 2016. Vol. 51, doi:10.1002/2015RS005939.
  16. В.Л. Фролов, Г.П. Комраков, Я.В. Глухов, Е.С. Андреева, В.Е. Куницын, Г.А. Курбатов. Пространственная структура крупномасштабных возмущений плотности плазмы, возбуждаемых при модификации F2-области ионосферы мощными КВ радиоволнами. // Известия вузов. Радиофизика, 2016. Т. 59, № 2, с. 91-98.
  17. Zhang Xuemin, Frolov V.L., Shen Xuhui, Ruzhin Y., Zhao Shufan, zeren Zhima, Xu Weidong, Qian Geng. Phenomena excited by ionospheric heating observed on DEMETER satellite. // Chin. J. Space Sci., 2016. Vol. 36(1). P. 25-39.
  18. Н.В. Бахметьева, В.Д. Вяхирев, Е.Е. Калинина, Г.П. Комраков. Нижняя ионосфера Земли во время частных солнечных затмений по наблюдениям вблизи Нижнего Новгорода // Геомагнетизм и аэрономия. 1917. Т. 57. № 1. С. 1-15.
  19. В.Л. Фролов, В.О. Рапопорт, Е.А. Шорохова, А.С. Белов, М. Парро, Ж.-Л.Рош. Результаты измерений характеристик искусственных электромагнитных и плазменных возмущений на высотах внешней ионосферы Земли с помощью ИСЗ DEMETER. // Вестник МГУ. Серия 3. Физика и астрономия, 2016 (в печати).
  20. И.А. Болотин, В.Л. Фролов, А.Д. Акчурин, Е.Ю. Зыков.Об особенностях генерации искусственных ионосферных неоднородностей в области масштабов l^ » 50 – 200 м. // Известия вузов. Радиофизика, 2016  (в печати).
  21. Xuemin Zhang, Vladimir Frolov, Chen Zhou, Shufan Zhao, Yury Ruzhin, Xuhui Shen, Zhima Zeren, Jing Liu. Plasma perturbations HF- induced in the topside ionosphere. // JGR, 2016 (in press).
  22. Е.Н. Сергеев, С.М. Грач, В.Л. Фролов, А.В. Шиндин. Диагностика процессов генерации, релаксации и переноса искусственных плазменных возмущений с помощью коротких импульсов мощной радиоволны. // Изв. вузов. Радиофизика, 2016 (в печати).
  23. И.А. Болотин, В.Л. Фролов, Г.Г. Вертоградов, В.Г. Вертоградов. Влияние эффекта магнитного зенита на генерацию сверхмелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей. // Изв. вузов. Физика, 2016 (в печати).
  24. Е.Ю. Зыков, В.Л. Фролов. Особенности зондирования возмущенной области ионосферы над стендом СУРА при использовании казанского цифрового ионозонда. // Изв. вузов. Физика, 2016 (в печати).
  25. Р.О. Шерстюков, В.Л. Фролов, А.Д. Акчурин. Контроль за уровнем возмущенности ионосфекры над стендом СУРА с помощью построения двумерных карт ПЭС. // Изв. вузов. Физика, 2016 (в печати).
  26. Г.Г. Вертоградов, Е.Г. Вертоградова, В.П.Урядов Исследование пространственной структуры искусственной ионосферной турбулентности с помощью техники наклонного зондирования. // Физические основы приборостроения, 2016 (в печати).
  27. И.Ю. Зудин, Н.А. Айдакина, М.Е. Гущин, С.В. Коробков, А.В. Костров, А.В. Численное моделирование волн свистового диапазона частот в замагниченной плазме с мелкомасштабными неоднородностями. // Физика плазмы, 2016 (в печати).
  28. Е.Д. Терещенко, В.А. Турянский, Б.З. Худукон, Р.Ю. Юрик, В.Л. Фролов. О пространственной структуризации F2-слоя по данным спутникового радиопросвечивания ионосферы, возмущенной мощным КВ-радиоизлучением. // Изв. вузов. Радиофизика, 2016 (направлена в печать).
  29. G. James, V.L. Frolov, E.S. Andreeva, A.M. Padokhin, and C.L. Siefring. Sura heating facility transmissions to the CASSIOPE/e-POP satellite. // JGR, 2016 (submitted for publication).
  30. Фролов В.Л., Болотин И.А. Вертоградов Г.Г., Вертоградов В.Г. Генерация сверхмелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей при модификации ионосферы мощными КВ радиоволнами. // // Изв. вузов. Радиофизика, 2016 (направлена в печать).
  31. Н.А. Айдакина, М.Е. Гущин, И.Ю. Зудин, С.В. Коробков, А.В. Костров, А.В. Стриковский. Пространственная структура и динамика квазистационарных токов и магнитных полей, возбуждаемых в замагниченной плазме радиоимпульсом свистового диапазона частот. // Физика плазмы, 2016 (направлена в печать).

Патент на изобретение: «Способ определения положения эпицентральной зоны источника и скорости распространения перемещающихся ионосферных возмущений». Авторы: Тертышников А.В., Писанко Ю.В., Палей А.А., Сыроешкин А.В., Макоско А.А., Солдатенко А.А., Фролов В.Л. и др. Реквизиты документа об охране исключительных прав (при наличии): Патент РФ № 2560525. Заявка №2014125712, приоритет изобретения 25 июня 2014 г. Зарегистрировано в Госреестре изобретений РФ 22 июля 2015 г.

Монография: В.Л. Фролов. Искусственная турбулентность среднеширотной ионосферы, возбуждаемая мощным КВ радиоизлучением наземных передатчиков: результаты экспериментальных исследований. Издательство ННГУ им. Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгород, 2016 г.

 

4.) Руководитель Госзадания № 3.1844.2017/ПЧ на выполнение проекта по теме: «Модификация нейтральной атмосферы Земли при нагреве ионосферной плазмы мощными КВ радиоволнами» (2017 – 2019 гг.)

Аннотация

Целью проекта является построение эмпирической и теоретической моделей генерации возмущений температуры и плотности нейтральной компоненты земной атмосферы, которые наблюдаются при модификации ионосферы мощными КВ радиоволнами. Развитие моделей будет основываться на новых экспериментальных данных, которые были получены в последние годы и будут получены при выполнении данного проекта и которые касаются взаимодействия мощных радиоволн с атмосферой Земли, включая: 1) генерацию волновых структур типа ПИВ (внутренних гравитационных волн, ВГВ) при периодическом и моноимпульсном нагреве ионосферы мощными КВ радиоволнами, 2) влияние нагрева ионосферы на интенсивность микроволнового излучения в линии озона на частоте ~ 110 ГГц на мезосферных высотах, 3) генерацию на ионосферных высотах всплесков СВЧ радиоизлучения в диапазоне частот 1 – 2 ГГц, индуцированных мощными КВ радиоволнами, 4) измерения характеристик нейтральной атмосферы методом искусственных периодических неоднородностей (ИПН). При построении моделей будут учитываться такие факторы, как влияние на нейтральную атмосферу ее нагрева за счет увеличения температуры ионизированной компоненты ионосферы в поле мощных радиоволн, потоки энергичных электронов, ускоренных в областях плазменных резонансов до сверхтепловых энергий, генерация электрических полей и токов при развитии искусственной ионосферной турбулентности вблизи высоты отражения мощной радиоволны О-поляризации, перенос плазменных возмущений вдоль силовых линий геомагнитного поля от области их интенсивной генерации вблизи высоты отражения мощной радиоволны О-поляризации вниз до основания ионосферы и вверх до высот внешней ионосферы, а также воздействие на характер ионосферно-магнитосферных связей нагрева ионосферы мощной КВ радиоволной.

В рамках проекта впервые будет выполнено скоординированное изучение влияния всех вышеперечисленных факторов на состояние нейтральной атмосферы в диапазоне высот 60 – 800 км, охватывающим фактически всё тело ионосферы. Результаты исследований позволят представить природу взаимодействия мощных радиоволн с нейтральной атмосферой Земли на качественно новом уровне и разработать механизмы такого взаимодействия.

Для решения поставленных в проекте задач в качестве способа модификации состояния атмосферы будет использован нагрев ионосферной плазмы мощными КВ радиоволнами. Эксперименты будут выполняться на единственном в России нагpевном стенде СУРА (НИРФИ ННГУ им. Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгоpод), включенном в реестр «Уникальные установки России» (регистрационный номер 06-30), с использованием развернутого вокруг стенда широкого набора средств диагностики возникающих при этом различного рода электромагнитных и плазменных возмущений. Расположение стенда СУРА в средних широтах дает ряд важных преимуществ по сравнению с проведением аналогичных экспериментов в авроральной ионосфере (на стендах «Тромсе» (Сев. Норвегия) и HAARP (США)), где, как правило, ионосфера подвержена сильным внезапным возмущениям естественного характера, что значительно усложняет как проведение измерений, так и интерпретацию получаемых в них результатов.

Все поставленные в проекте задачи полностью выполнены. При этом были получены следующие основные результаты.

  • Доказано, что в вечерних и ночных условиях проведения нагрева ионосферы Земли мощными радиоволнами О-поляризации наиболее интенсивная генерация искусственных ионосферных неоднородностей (ИИН) масштабов l^ от метров до десятков километров в F_2-области ионосферы имеет место в области «магнитного зенита» (МЗ) для волны накачки (ВН). Сама область МЗ характеризуется уменьшением плотности плазмы в ней до 20 – 30%, имеет горизонтальные размеры 30 – 50 км, вытянута вдоль геомагнитного поля на расстояние до 200 км и обладает свойствами фокусирующей линзы. 
  • В условиях нагрева дневной ионосферы мощными радиоволнами обеих поляризаций на высотах 130 – 170 км происходит увеличение концентрации плазмы на 10 – 20% в силу нарушения здесь ионизационно-рекомбинационного баланса. Такая область обладает дефокусирующими свойствами, что приводит к уменьшению потока излучения мощной радиоволны до 20 дБ на высотах F_2-области. Это объясняет, почему развитие ИИТ и ИИН в дневных условиях их образования оказывается в значительной степени подавленным по сравнению с вечерними и ночными условиями.
  • В области МЗ наблюдается развитие интенсивных сверхмелкомасштабных (дециметровых) ИИН, когда частота ВН на несколько десятков килогерц превышает значение частоты гармоники гирорезонанса в области взаимодействия мощной радиоволны с плазмой. Установлено, что сверхмелкомасштабные ИИН развиваются за несколько секунд вместе с развитием декаметровых неоднородностей и релаксируют за время £1 с, их интенсивность может достигать 10% при Р_эфф = 100 МВт. Такие неоднородности способны формировать радиозеркало на ионосферных высотах, эффективно рассеивающее радиоволны на частотах ~ 1 ГГц.
  • Показано, что при нагреве F_2-области ионосферы мощными радиоволнами О-поляризации в условиях вечерей и ночной ионосферы возмущения плотности плазмы наблюдаются во всей толще ионосферы от высот Е-слоя до высот ~ 800 км и выше, в горизонтальном направлении эти возмущения обнаруживаются на расстояниях до 200 – 300 км от стенда, что далеко выходит за размеры диаграммы направленности излучения пучка мощных радиоволн. В ряде случаев зарегистрировано развитие нескольких локальных областей генерации декаметровых ИИН, отстоящих от центральной области развития ИИТ на расстояние до 170 км. Предполагается, что это связано с развитием ИИН в области фокусировок лучей мощной радиоволны на крупномасштабных неоднородностях.
  • Обнаружен эффект «края диаграммы направленности» излучения пучка мощных радиоволн, когда по периметру пучка имеет место усиление генерации крупномасштабных ИИН. Это определяется более быстрым изменением в этой области напряженности электрического поля мощной радиоволны в поперечном к оси пучка направлении, что приводит к сильно неоднородному нагреву плазмы и к генерации соленоидального тока, опоясывающего пучок мощных радиоволн и стимулирующего генерацию крупномасштабных ИИН.
  • Исследования характеристик ИИН с l^ » 50 – 500 м на высотах Е-области ионосферы (h » 110 – 130 км) позволили установить, что их развитие должно быть здесь связано с нагревом плазмы и генерацией ИИТ в F_2-области. Предполагается, что причиной этого может быть возбуждение продольных токов при генерации ИИТ в F_2-области, которые, замыкаясь внизу по высокопроводящей Е-области, вызывают развитие в ней неустойчивостей и, как следствие этого, генерацию неоднородностей плотности плазмы.
  • Проведена детальная обработка результатов всех выполненных в 2005–2010 гг. с помощью бортовой аппаратуры французского микро ИСЗ DEMETER измерений плазменных возмущений на высотах ~ 660 км. Определены условия, когда на высотах внешней ионосферы наблюдается формирование дактов с повышенной плотностью плазмы, и измерены их характеристики. Образование таких дактов в определенных условиях может стимулировать высыпание энергичных электронов с Е » 100 кэВ из радиационных поясов Земли, влияя, таким образом, на состояние ионосферно-магнитосферных связей.
  • Развитие наиболее интенсивной первичной ИИТ за счет генерации различных плазменных неустойчивостей и интенсивного разогрева плазмы вблизи высоты отражения ВН О-поляризации стимулирует появление переноса плазменных возмущений от этой области вдоль силовых линий геомагнитного поля на высоты нижней и внешней ионосферы. Эти возмущения передаются за счет возбуждаемых при генерации первичной ИИТ потоков тепловых электронов и ионов, потоков энергичных электронов, электрических полей и токов, а также волновых возмущений (ВВ) различной природы. Все это приводит к генерации вторичной турбулентности далеко вне области поглощения основной доли энергии ВН. Таким образом, достаточно локальная модификация ионосферной плазмы мощными радиоволнами приводит к ее турбулизации в значительных объемах, далеко выходящих за область ее первоначального нагрева.
  • Были зарегистрированы отклики ионосферы типа ВВ на включения мощной радиоволны в режиме моноимпульсного излучения ВН, а иногда — и на ее выключение. Установлено, что слабые и умеренные магнитные бури не оказывают влияния на эффективность генерации искусственных ВВ. Это означает, что интенсивность искусственных ВВ превышает интенсивность естественных возмущений, возникающих во время таких бурь. Методом радиотомографии было продемонстрировано, что искусственные ВВ обнаруживаются во всей толще ионосферы от 100 до 1000 км и что более короткомасштабные и интенсивные ВВ наблюдаются к северу от стенда СУРА по сравнению с южным направлением. Построенные впервые двумерные карты вариаций полного электронного содержания (ПЭС) ясно продемонстрировали, что появление искусственных возмущений ПЭС наблюдается в широкой области пространства вокруг стенда СУРА, обнаруживаясь, по крайней мере, до 50 град. сш., или на ~ 800 км на юг от стенда. При этом они появляются там уже спустя несколько минут после начала воздействия. Это позволяет оценить скорость распространения возбуждающего их агента как V ³ 3 103 м/с, что почти на порядок превышает скорость распространения ВГВ на ионосферных высотах. Предполагается, что перенос возмущений здесь связан с распространением медленных МГД-волн на ионосферных высотах.
  • Выполненные на стенде СУРА эксперименты показали отсутствие какого-либо значимого влияния генерации ИИТ на работу спутниковых навигационных систем GPS/GLONASS.
  • На плазменном стенде «Крот» (ИПФ РАН, Н.Новгород) исследована пространственная структура и динамика как формирующейся уединенной плазменной неоднородности, так и группы неоднородностей, возникающих при одновременном «многопозиционном» ВЧ нагреве магнитоактивной плазмы. Обнаружен эффект взаимовлияния группы неоднородностей, проявляющийся в выравнивании уровней возмущения плотности плазмы в близких неоднородностях независимо от их начальной интенсивности. Исследовалась динамика продольного переноса плазмы при одновременном развитии нескольких неоднородностей; показано, что она имеет более сложный характер по сравнению со случаем уединенной неоднородности.
  • Проведено численное моделирование распространения низкочастотных волн в плазме при наличии в ней мелкомасштабных неоднородностей ее плотности, вытянутых вдоль внешнего магнитного поля. По результатам численного моделирования эффект каналирования низкочастотных волн такими структурами имеет место как с периодическими, так и со случайно расположенными неоднородностями. Каналирование низкочастотных волн свистового диапазона дактами плотности плазмы, которые содержат в себе более мелкомасштабные неоднородности плотности, регистрировалось в экспериментах СУРА-DEMETER. Ясно, что такая схема распространения радиоволн может обеспечить эффективный транспорт низкочастотной мощности из волновода земля-ионосфера в магнитосферу.

Таким образом, выполненные в рамках проекта исследования позволили выявить и изучить новые свойства ИИТ, которые составляют основу новой модели взаимодействия мощных радиоволн с магнитоактивной плазмой. Важнейшим результатом выполненных исследования явилось экспериментальное обоснование существования модификации нейтральной компоненты атмосферы на ионосферных высотах при нагреве мощными радиоволнами ее ионизированной компоненты.

За время выполнения проекта было опубликовано и направлено в печать 31 статья, сделано 56 докладов на всероссийских и международных конференциях, подготовлена и сдана в печать монография.

5.) Руководитель гранта РФФИ № 17-05-00475а: “Генерация плазменных возмущений во внешней ионосфере Земли при модификации F2-области мощными КВ радиоволнами” (Generation of plasma perturbations in the Earths outer ionosphere by modification of the F_2-region by means of powerful HF radio waves) (2017 – 2019 гг.)

Аннотация

Проект направлен на решение проблем, связанных с физическими процессами, которые развиваются в ионосфере и магнитосфере Земли при искусственной модификации ионосферной плазмы. В круг его задач входят создание экспериментальной базы на основе уникальных радарных и спутниковых данных, разработка теории генерации турбулентности в магнитоактивной плазме (в верхней ионосфере Земли) при нагреве F_2-области мощными КВ радиоволнами, определение механизма распространения плазменных возмущений вдоль силовых линий магнитного поля.

В экспериментальной части проекта будет выполнена серия экспериментов на нагревном стенде СУРА (НИРФИ ННГУ им. Н.И. Лобачевского, Н. Новгород), в которых, используя контролируемый нагрев ионосферной плазмы мощными КВ радиоволнами, можно проводить многократное возбуждение искусственной ионосферной турбулентности (ИИТ) с заданными свойствами на определенной высоте ионосферы. Для диагностики процессов, протекающих в возмущенной магнитной силовой трубке, опирающейся на область генерации ИИТ, будут использоваться измерения с борта искусственных спутников Земли (ИСЗ) Swarm, летающих на высотах ~ 500 км, и зондирование возмущенной области ионосферы сигналами ИСЗ высокоорбитальных навигационных систем GPS/GLONASS. Обработка экспериментальных данных будет сопровождаться численным моделированием распространения плазменных возмущений с учетом реальных ионосферных условий и результатов измерений. Это позволит детализировать особенности генерации и распространения искусственных плазменных возмущений на высотах выше максимума F_2-слоя ионосферы, получить необходимые данные о динамических процессах, протекающих в возмущенной магнитной силовой трубке, и разработать способы оказания влияния на ионосферно-магнитосферные связи на основе модификации ионосферы мощными КВ радиоволнами.

Все поставленные в проекте задачи полностью выполнены.

На стадии выполнения первого этапа работ по гранту были получены следующие результаты:

  • Были сформулированы необходимые условия для возбуждения возмущений плотности и температуры плазмы на высотах h ≈ 450 – 500 км. Генерация искусственных плазменных возмущений регистрировалась, когда: а) нагрев ионосферы проводился в вечерние и ночные часы; б) частота мощной радиоволны была меньше критической частоты f_0F2 F_2-слоя ионосферы; в) частота мощной радиоволны не превышала 6 МГц; г) орбита спутника (использовались ИСЗ SWARM) проходила на расстоянии не больше 60 км от центра возмущённой магнитной силовой трубки; д) эффективная мощность излучения ВН была больше 40 МВт; е) высота отражения волны накачки была не меньше 220 км. Все перечисленные выше пункты полностью повторяют условия, найденные ранее для формирования дактов плотности плазмы на высотах 660 км.
  • Выполненные исследования показали, что на высотах 450 – 500 км не наблюдается формирования дактов с избыточной плотностью плазмы, как это ранее было обнаружено на высотах ~ 660 км с помощью ИСЗ DEMETER.
  • На высотах ~500 км в большинстве случаев регистрируется увеличение среднего уровня температуры электронов на 2 – 13%, при этом не наблюдается изменения среднего уровня плотности плазмы. 
  • Проведённые измерения также показали, что: а) интенсивность искусственных плазменных возмущений максимальна при излучении мощной радиоволны в направлении «магнитного зенита», б) время жизни плазменных возмущений на высотах ~ 500 км заведомо превышает 14 мин и в) генерация возмущений сохраняется и в условиях, когда частота волны накачки (ВН) во время сеанса нагрева становилась даже немного ниже частоты максимума F_2-слоя ионосферы, но ещё выполнялось условие, что значение f_ВГР для ВН не превышало величины f_0F2 и было возможно развитие тепловой параметрической неустойчивости (особенно при уже сильно развитой искусственной ионосферной турбулентности).

На стадии выполнения второго этапа работ по гранту были получены следующие результаты:

  • С учётом результатов, полученных в проведённых в 2018 г. экспериментов, детализированы характеристики вариаций плотности и температуры плазмы, индуцируемых на высотах 450 – 500 км при нагреве F_2-области ионосферы мощными радиоволнами О-поляризации. На этих высотах наблюдается средний рост температуры электронов на величину 2 – 14% и сильные флуктуации её значений (1 – 8%), причём часто имеет место практически полная корреляция между изменениями величины Те и соответствующими изменениями отрицательного потенциала корпуса спутника, что указывает на Больцмановский закон распределения электронов по энергии в окружающей ИСЗ плазме. На высотах 450 – 500 км с точностью до 1% не было обнаружено характерного для дактов увеличения плотности плазмы с размерами ~100 км поперёк линий геомагнитного поля, которые регистрировались на высотах ~ 660 км в экспериментах с ИСЗ DEMETER. На этих высотах наиболее интенсивными являются неоднородности плотности плазмы с размерами l ≈ 15 км в ортогональном к геомагнитному полю направлении и с амплитудой dN ≈ 3%.
  • На основе анализа результатов измерений вариаций геомагнитного поля, полученные с помощью ИСЗ SWARM (использовались спутники A и C), впервые в нагревных экспериментах измерены пространственная структура и величина электрических токов, возбуждаемых в возмущённой области ионосферы и связанных с движением электронов вдоль магнитного поля. Установлено, что в центральной части возмущённой магнитной силовой трубки, где наблюдается увеличения температуры электронов Те, регистрируется вынос электронов вверх вдоль силовых линий геомагнитного поля, соответствующий плотности тока J » 5∙10-8 А/м2; на бóльших расстояниях к северу и к югу от центра трубки наоборот имеет место поток электронов вниз.
  • Анализ экспериментальных данных, полученных с помощью ИСЗ DEMETER, позволили изучить свойства высыпаний энергичных электронов из внутреннего радиационного пояса Земли, стимулированных модификацией F_2-области ионосферы мощными КВ радиоволнами О-поляризации. Определены отличительные особенности естественных и искусственных высыпаний. Показано, что, как правило, максимум искусственных высыпаний электронов с энергиями 100 кэВ наблюдается в магнитной силовой трубке, опирающейся на область с максимальным уровнем генерации искусственной ионосферной турбулентности; интенсивность высыпаний постепенно спадает к северу от стенда и более быстро — к югу от него. Область искусственных высыпаний сильно вытянута вдоль геомагнитного меридиана, имея продольные размеры до 800 км на север и до 300 км на юг относительно стенда СУРА, поперечный размер этой области составляет до 200 км. Искусственные высыпания были также зарегистрированы в магнитно сопряжённой с стенду СУРА области ионосферы.
  • На основе сравнения результатов экспериментальных исследований характеристик плазменных возмущений на высотах внешней ионосферы с помощью спутников DEMETER и DMSP выявлена сильная суточная зависимость в эффективности формирования дактов с максимумом в условиях ночной ионосферы (DN/N = 20 – 40%) и значительно более низкой (DN/N = 1 – 10%) в утренние и вечерние часы. Показано, что размер дакта в поперечном к геомагнитному полю направлении увеличивается с ростом высоты, составляя ~ 100 км на высоте 660 км и ~ 200 км на высоте 840 км.

На стадии выполнения третьего этапа работ по гранту были получены следующие результаты: Все поставленные на 2019 г. задачи полностью выполнены. На стенде СУРА были проведенены эксперименты общей длительностью около 50 часов, нацеленные на измерение характеристик искусственных плазменных возмущений на высотах 450 – 500 км над стендом СУРА и в магнитно сопряжённой к нему ионосфере. Проведено обобщение всех полученных в рамках проекта результатов исследований. Измерены характеристики токов на высотах ионосферы, которые возбуждаются при развитии ИИТ в ВО ионосферы. По результатам измерений с помощью ИСЗ SWARM, радиотомографических измерений и зондирования ионосферы сигналами GPS/GLONASS определены характеристики дактов плотности плазмы на высотах 500 – 800 км и условия их формирования. Сформулированы результаты исследований, полученные в рамках настоящего проекта, которые приводятся ниже.

При выполнении проекта планировалось проведение исследований по следующим шести направлениям:

  • провести измерения характеристик искусственных плазменных возмущений на высота 450 – 500 км с помощью бортовой аппаратуры ИСЗ SWARM и CSES, когда спутники будут пересекать возмущённую магнитную силовую трубку над стендом СУРА и в магнитно сопряжённой к нему ионосфере;
  • провести анализ и обобщение всех результатов выполненных в 2016 – 2019 гг. измерений; определить характеристики плазменных возмущений, возбуждаемых во внешней ионосфере при нагреве её F_2-области мощными КВ радиоволнами О-поляризации;
  • провести обработку всех полученных при выполнении проекта экспериментальных данных с целью изучения свойств токов, индуцируемых в возмущённой области ионосферы при развитии искусственной ионосферной турбулентности;
  • выполнить обработку данных по измерению свойств плазменных возмущений в магнитно сопряженной к стенду СУРА ионосферы, полученных в рамках программы СУРА-DEMETER в 2005 – 2010 гг.
  • используя результаты зондирования ионосферы сигналами навигационных спутников GPS, определить характер и скорость распространения плазменных возмущений на высотах внешней ионосферы;
  • сформулировать результаты исследований, полученные в рамках настоящего проекта, и дать оценку возможным направлениям дальнейших исследований.

Ниже, в соответствии с перечисленными выше основными направлениями исследований, приводятся наиболее важные итоговые результаты работы над проектом.

По первому и второму направлениям исследований. С учётом результатов проведённых при выполнении проекта экспериментов, изучены характеристики вариаций плотности и температуры плазмы, которые индуцируются на высотах 450 – 500 км при нагреве F_2-области ионосферы мощными радиоволнами О-поляризации. Выполненные измерения характеристик плазменных возмущений позволили установить следующее.

  • На высотах 450 – 500 км вариации плотности и температуры плазмы обнаруживаются на расстояниях до 200 км вдоль орбиты ИСЗ (приблизительно в северо-южном направлении), что в 1.5 – 3 раза превышает как горизонтальные размеры центральной части возмущённой области ионосферы на уровне отражения ВН, где наблюдается развитие наиболее интенсивной искусственной ионосферной турбулентности и наиболее сильный разогрев плазмы. Отмечается, что на пространственное распределение искусственных плазменных возмущений на высотах ~500 км сильное влияние оказывает эффект «магнитного зенита».
  • В области высот 450 – 500 км наблюдается средний рост температуры электронов на величину 2 – 14% и сильные флуктуации её значений (1 – 8%). Сравнивая результаты измерений с помощью ИСЗ SWARM и DEMETER, можно заключить, что величина вариаций Т_е с ростом высоты достаточно быстро уменьшается.
  • На высотах 450 – 500 км с точностью до 1% не было обнаружено характерного для дактов увеличения плотности плазмы, которые имеют размеры поперек геомагнитного поля около 100 км и хорошо регистрируются на высотах 660 км в экспериментах с ИСЗ DEMETER. Было установлено, что генерация плазменных возмущений на высотах ~ 500 км хорошо обнаруживается при проведении измерений в вечерней и ночной ионосфере в условиях, когда эффективная мощность излучения ВН превышает 40 МВт. Последние измерения, однако, показали, что в зимние месяцы эффективная генерация ИИТ возможна также в утренние и ранние вечерние часы при достаточно слабом линейном поглощении радиоволн в нижней ионосфере.
  • На высотах 450 – 500 км наиболее интенсивными являются неоднородности плотности плазмы с размерами l^ ≈ 15 км в ортогональном к геомагнитному полю направлении и с относительным изменением плотности плазмы dN ≈ 3%. Заметим, что неоднородности почти таких же размеров обнаруживаются как вблизи высоты отражения мощных радиоволн в F_2-слое, так и внутри дактов плотности плазмы. В такой пространственно неоднородной структуре возмущённой области ионосферы должно иметь место разбиение потока энергии мощной радиоволны на отдельные пучки волн и, как следствие этого, неоднородный нагрев ионосферной плазмы. Последнее регистрируется в измерениях вариаций N_e и T_e по сечению возмущённой магнитной силовой трубки. Поэтому модель источника выделения энергии ВН в пределах пучка мощных радиоволн, определяемых только формой диаграммы направленности его излучения, которая, как правило, задаётся в гауссовом виде, не отражает существующей реальности и должна быть заменена на источник с несколькими центрами нагрева, которая также должна учитывать влияние эффекта «магнитного зенита», где имеет место наиболее интенсивное развитие ИИТ. Такая пространственно неоднородная структура ВО ионосферы, возможно, позволит объяснить наблюдающиеся сильные вариации плотности и температуры плазмы сразу над источником, более точно описать высотную зависимость их характеристик и особенности развития плазменных возмущений во внешней ионосфере.
  • На основе сравнения результатов экспериментальных исследований характеристик плазменных возмущений на высотах внешней ионосферы с помощью спутников DEMETER и DMSP выявлена сильная суточная зависимость эффективности формирования дактов с максимумом увеличения плотности в них dN = 20 – 40% в условиях ночной ионосферы и со значительно более низким значением (dN = 1 – 10%) в утренние и вечерние часы. Это находится в соответствии с результатами выполненных исследований на стенде HAARP (Vartanyan A., Milikh G.M., Mishin E., et al. // J. Geophys. Res. 2012. Vol. 117, No. 10. Art. no. A10307). Можно также считать, что размер дакта в поперечном к геомагнитному полю направлении увеличивается с ростом высоты, составляя около 100 км на высоте 660 км и 200 км на высоте 840 км.
  • В целом, имеет место хорошее соответствие характеристик плазменных возмущений (вариаций плотноси плазмы), измеренных с помощью спутников SWARM и DEMETER, данным томографических исследований крупномасштабной структуры ВО ионосферы и результатам ее зондирования сигналами навигационных спутников GPS/GLONASS.

По третьему направлению исследований были получены следующие результаты. Используемая для диагностики плазменных возмущений бортовая аппаратура ИСЗ SWARM позволяет измерять не только параметры плазмы, но и вариации геомагнитного поля на высотах 450 – 500 км. По измеренной вариации магнитного поля, когда спутники пролетают через возмущенную нагревом ионосферы магнитную силовую трубку, можно вычислить плотность продольных токов в плазме. В случае, когда два спутника летят вблизи друг друга, но только один из них пересекает возмущенную плазменную трубку, локальный рост электронной температуры, сопровождающийся уменьшением электронной плотности, наблюдается только этим спутником. При этом в центре возмущенной трубки обнаружен втекающий ток, связанный с выносом электронов вверх вдоль силовых линий геомагнитного поля, а по периферии этой области вытекающий ток, связанный с движением электронов вниз вдоль силовых линий магнитного поля по окружающей фоновой плазме. Величина плотности тока оценивается как 0,02 мкА/м2. Такая пространственная структура токов в плазме отвечает процессу униполярной термодиффузии с возбуждением вихревых электрических токов в объеме плазмы, поперечные размеры которой в несколько раз превышают размеры облученной пучком мощных радиоволн ионосферы. Необходимо отметить, что такие измерения токов в ионосферной плазме, индуцированных ее нагревом мощными радиоволнами, выполнены впервые в мире. Генерация электрических токов далеко за пределами диаграммы направленности передающей антенны стенда может объяснить наблюдаемую здесь генерацию искусственных ионосферных неоднородностей

По четвертому направлению исследований были получены следующие результаты. В результате детального анализа результатов выполненных в 2005 – 2010 гг. экспериментов по программе СУРА-DEMETER было установлено, что в вечерних и ночных условиях модификации F_2-слоя ионосферы наблюдается появление высыпаний энергичных электронов из радиационных поясов Земли, которые регистрируются через 5 – 10 мин после включения ВН и исчезают через 5 – 15 мин после её выключения, где бóльшие времена развития отвечают условию «холодного старта» начала нагрева плазмы после длительной паузы в излучении ВН. Показано, что формирование дактов плотности плазмы усиливает высыпание энергичных электронов. Максимальные потоки высыпающихся энергичных электронов имеют место при Е » 100 кэВ с величиной потока F » 10 – 100 эл/(см2×с×стер×кэВ). Область высыпаний вдоль геомагнитного меридиана имеет размеры до 900 км к северу от стенда и до 400 км к югу от него; размер области высыпаний в ортогональном к меридиану направлении составлять не менее 400 км. Высыпания не регистрируются, если несколько дней перед измерениями имели место спокойные геомагнитные условия и в оболочке для стенда СУРА L = 2.7 истощается содержание высоко энергичных электронов. Высыпания энергичных электронов было зарегистрировано и в магнитно сопряжённой к стенду СУРА области ионосферы.

Полученные экспериментальные данные позволяют оценить полную мощность, вносимую высыпающимися электронами в ионосферу северного полушария как ~ 200 кВт, что сравнимо с мощностью, генерируемой передатчиками нагревного стенда (~ 500 кВт). На самом деле, мощность, вносимая высыпающимися электронами в ионосферу Земли может быть в несколько раз больше приведенной величины, если учесть высыпания в магнитно сопряженной относительно стенда СУРА ионосфере, а также мощность высыпающихся электронов с Е £ 70 кэВ (первые данные здесь были получены нами в 2019 г. по измерениям со спутниками серии NOAA).

Считается, что эффективным механизмом стимулирования высыпаний энергичных электронов из радиационного пояса Земли является их взаимодействие с ОНЧ радиоволнами (вистлерами). В случае излучения ВН в режиме «несущая», как это было в наших экспериментах, механизм генерации ОНЧ волн может быть следующим. Известно, что в области взаимодействия ВН с плазмой при развитии тепловой параметрической (резонансной) неустойчивости генерируются нижнегибридные волны. Рассеиваясь на мелкомасштабных неоднородностях, также генерирующихся при развитии тепловой параметрической неустойчивости, они могут трансформироваться в ОНЧ волны, занимающих диапазон частот от нескольких килогерц до 15 – 20 кГц, которые покидают область резонансного взаимодействия ВН с плазмой и уходят в магнитосферу вдоль силовых линий геомагнитного поля. Существование таких волн было зарегистрировано в экспериментах СУРА–DEMETER [В.Л. Фролов, В.О. Рапопорт, Е.А. Шорохова, А.С. Белов, М. Парро, Ж.-Л. Рош. Характеристики электромагнитных и плазменных возмущений, индуцируемых на высотах внешней ионосферы Земли при модификации F2-области мощным КВ радиоизлучением стенда СУРА. // Изв. вузов Радиофизика, 2016. Т. 59, № 3, с. 198-222]. Высыпания энергичных электронов из радиационных поясов Земли, стимулированное нагревом ионосферы мощными КВ радиоволнами, можно рассматривать как эффективный механизм влияния на ионосферно-магнитосферные связи.

Выполненные исследования показали, что высыпающиеся электроны, поглощаясь в нижних слоях ионосферы, значительно увеличивают поглощение радиоволн СВ и КВ диапазонов, проходящих через область высыпаний, которая, как видно из вышесказанного, занимает большую область пространства как над стендом СУРА и севернее его, так и в магнитно сопряженной ионосфере. Общая площадь ионосферы, подверженная влиянию высыпающихся электронов может составлять до миллиона квадратных километров. Кроме того, высыпающиеся электроны могут возбуждать на ионосферных высотах атомы и молекулы верхней атмосферы до ридберговских состояний, которые, высвечиваясь, излучают микроволны в диапазоне от сотен мегагерц до гигагерц. Интенсивность этих микроволн может быть сравнима с излучениями, генерируемыми в ионосфере в естественных условиях во время солнечной активности, когда в ионосферу вторгаются потоки высокоэнергичных электронов. Эффект генерации микроволновых излучений при модификации ионосферы мощными радиоволнами был обнаружен и исследован в работе [А.В. Троицкий, В.Л. Фролов, А.В. Востоков, И.В. Ракуть. Радиоизлучение ридберговских атомов верхней атмосферы при её модификации мощными КВ радиоволнами. // Изв. вузов. Радиофизика, 2019 (принята в печать)].

По пятому направлению исследований были получены следующие результаты. Было проведено сравнение экспериментальных данных, касающихся свойств индуцированных во внешней ионосфере плазменных возмущений, с результатами модельных расчетов. В целом, имеется определенное согласие между экспериментальными данными и результатами численного моделирования. Однако ряд полученных новых экспериментальных данных не может быть объяснен в рамках обычно используемой гидродинамической модели SAMI2. Это, в первую очередь, касается учета генерации продольных токов на ионосферных высотах, которые сами могут стимулировать развитие вторичной ИИТ, влияния как высыпающихся энергичных электронов, так и электронов, ускоренных в областях с сильной турбулентностью, на характеристики взаимодействия мощной радиоволны в плазме. Уже собран обширный экспериментальный материал, свидетельствующий о генерации искусственных ионосферных неоднородностей на высотах Е-области ионосферы, который имеет место даже при частоте волны накачки выше его критической частоты. Эти неоднородности могут оказывать сильное влияние на взаимодействие мощной радиоволны с плазмой в верхней ионосфере через свойства распространения радиоволн в турбулентной среде. Наконец, обнаруженная недавно генерация микроволнового излучения при модификации верхней ионосферы мощными радиоволнами может иметь далеко идущие последствия. Возможно, с ее влиянием связано обнаруженное в работе [Куликов Ю.Ю., Фролов В.Л., Григорьев Г.И. и др. Отклик мезосферного озона на нагрев нижней ионосферы мощным КВ радиоизлучением. // Геом. и Аэрон. 2013. Т. 53, №1, с. 102-109] влияние нагрева ионосферной плазмы на микроволновое излучение в линии озона на частоте ~ 110 ГГц. Все эти эффекты еще требуют своего детального изучения и анализа. Полученные здесь результаты необходимо будет принимать во внимание при развитии модели взаимодействия мощной радиоволны с ионосферной плазмой.

По шестому направлению исследований были получены следующие результаты. Вопросы, которые должны быть решены при совершенствовании эмпирической модели генерации плазменных возмущений, были отмечены выше. Они касаются наличия пэтчевой структуры возмущенной области ионосферы, генерации в ней вихревых токов при развитии ИИТ, наличия потоков ускоренных в ВО ионосферы электронов и высыпающихся энергичных электронов из радиационных поясов Земли. Здесь еще только предстоит выполнить новые экспериментальные и теоретические исследования. В развитие этих исследований участниками проекта в 2019 г. подана заявка на грант РФФИ на более детальные исследования пространственной структуры токов, индуцируемых в ВО ионосферы при развитии в ней ИИТ, а также заявка на грант РНФ для выполнения аналогичных исследований в лабораторной плазменной установке для детализации происходящих в магнитоактивной плазме процессов при развитии и релаксации плазменных возмущений (совместно с ИПФ РАН, Н. Новгород). Еще предстоит выполнить исследования свойств высыпаний электронов с энергиями до 70 кэВ, особенностей развития ИИТ в магнитно сопряженной к стенду СУРА области ионосферы, изучить в деталях возможное влияние генерации микроволнового излучения под воздействием высокоэнергичных электронов на свойства атмосферы на ионосферных высотах и на генерацию ИИТ.

При выполнении проекта дополнительно проводились исследования по следующим направлениям. По программе работ с канадским спутником е-РоР и китайским ИСЗ CSES был выполнен цикл измерений диаграммы направленности антенны нагревного стенда СУРА. Было получено, что характеристики антенны соответствуют расчетным, и показано, что при наклоне луча антенны на 12 град на юг, когда выполняются условия усиления генерации интенсивности ИИТ за счет эффекта «магнитного зенита», в диаграмме направленности антенны имеет место усиление бокового лепестка в направлении ~ 12° на север. Это может объяснять наблюдающееся в ряде случаев смещение области с плазменными возмущениями на север от положения стенда СУРА.

Участники проекта:

  1. В.Л. Фролов,
  2. Р.Ю. Лукьянова,
  3. И.А. Болотин,
  4. А.О.Рябов.

Список опубликованных при выполнении проекта работ:

  • Р.Ю. Лукьянова, Ш.Р. Богоутдинов. Крупномасштабные неоднородности зимней полярной верхней ионосферы по данным спутников SWARM. // Космические исследования, 2017. Том 55, № 6, с. 1–11.
  • L. Frolov, V. O. Rapoport, E. A. Shorokhova, M. Parrot, and J. L. Rauch. The Results of Measurements of Characteristics of Artificial Electromagnetic and Plasma Perturbations in the Outer Ionosphere of the Earth Using the DEMETER Satellite. // Moscow University Physics Bulletin, 2018. Vol. 73, No. 1, pp. 17–40. DOI:10.3103/S0027134918010071.
  • В.Л. Фролов, Р.Ю. Лукьянова, А.С. Белов, И.А. Болотин, М.Н. Добровольский, А.О. Рябов, Е.А. Шорохова. Характеристики плазменных возмущений, возбуждаемых на высотах 450 – 500 км при работе стенда СУРА. // Изв. вузов. Радиофизика, 2018. Т. 45, № 5, с. 359-373.
  • A.V. Streltsov, J.-J. Berthelier, A.A. Chernyshov, V.L. Frolov, F. Honary, M.J.Kosch, R.P. McCoy, E.V. Mishin, M.T. Rietveld. Past, Present and Future of Active Radio Frequency Experiments in Space. // Space Science Review. (2018) 214:118, https://doi.org/10.1007/s11214-018-0549-7.
  • O. Ryabov. Determination of the ion composition of the outer ionosphere from the characteristics of ELF-VLF waves detected during the operation of the SURA facility. // Plasma Physics Reports, 2018. Vol. 44, No. 12, pp. 1140-1145, doi:10.1134/S1063780X1809012.
  • XueMin Zhang, Vladimir Frolov, ShuFan Zhao, Chen Zhou, YaLu Wang, Alexander Ryabov, DuLin Zhai. The first joint experimental results between SURA and CSES. // Earth Planet. Phys., 2(6), 527-537, doi.org/10.26464/epp
  • Болотин И.А. Экспериментальные исследования спектральных характеристик искусственных ионосферных неоднородностей, возбуждаемых при воздействии на ионосферу Земли мощным КВ радиоизлучением. — Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. ННГУ им. Н.И. Лобачевского. Нижний Новгород, 2019 г.
  • В.Л. Фролов, А.Д. Акчурин, И.А. Болотин, А.О. Рябов, Ж.-Ж. Бертлье, М. Парро. Высыпания энергичных электронов из радиационного пояса Земли, стимулированные модификацией среднеширотной ионосферы мощными КВ радиоволнами. // Изв. вузов. Радиофизика, 2019. Т. 62, № 9, с. 641-663.
  • А.О. Рябов, В.Л. Фролов. Связь между потенциалом искусственного спутника земли и температурой электронов в верхней ионосфере, возмущённой мощным коротковолновым радиоизлучением наземного стенда “Сура” // Изв. вузов. Радиофизика. 2019. Т. 62, № 10. С. 736–746.
  • Lukianova, V. Frolov, A. Ryabov. First SWARM observations of the artificial ionospheric plasma disturbances and field-aligned currents induced by the SURA power HF heating. // Geophysical Research Letters, 2019. Vol. 46(22), pp. 12,731–12,738. https://doi.org/10.1029/2019GL085833.
  • А.О. Рябов, В.Л. Фролов. Высыпания энергичных электронов в магнитно сопряженной к стенду СУРА области ионосферы. // Изв. вузов. Радиофизика. 2020. Т. 63, № 4. С. 285-296.

 

6.) Участник международного проекта: “Past, Present, and Future of Active Experiments in Space” (ISSI, Bern, Switzerland, 2016 – 2018. A.V. Streltsov — team leader).  

Abstract

Experiments involving the generation of intense ULF/ELF/VLF waves and plasma structures in the Earth’s magnetosphere and ionosphere with powerful HF transmitters have been conducted in many countries for more than 50 years. During the last ten to fifteen years, these experiments revealed physical phenomena related to the redistribution of electromagnetic power, density, mass, and momentum between the ionosphere and the magnetosphere. Quantitative understanding of these phenomena can be achieved only by combining observations from the ground observatories and satellites with numerical simulations and theoretical studies considering the magnetosphere and the ionosphere as a single, unified, and very complex system. To reach such an understanding, we propose to form a team of nine internationally known scientists conducting experiments at major heating facilities in the world; doing observations in space and on the ground; running multi-fluid, multi-dimensional numerical simulations; and developing the most comprehensive theoretical concepts in the field. The team will have two major goals. The first goal is to perform a comprehensive review of results from the experiments focused on the generation of large-amplitude waves, density structures, and fluxes of energetic particles in the near-earth space environment conducted during the last decade. The second goal is to develop “the road map” for future active experiments for the next 5 – 10 years. The results from this project will be published in five original research papers and one review paper.

По результатам работы над проектом был опубликован обзор: A.V. Streltsov, J.-J. Berthelier, A.A. Chernyshov, V.L. Frolov, F. Honary, M.J. Kosch, R.P. McCoy, E.V. Mishin, M.T. Rietveld. Past, Present and Future of Active Radio Frequency Experiments in Space. // Space Science Review. (2018) 214:118, https://doi.org/10.1007/s11214-018-0549-7.

 

7.) Руководитель гранта РФФИ № 17-05-00475а: «Генерация электрических токов в ионосфере Земли при модификации F2-области мощными КВ радиоволнами» (2020 – 2022 гг.)

Аннотация.

Целью проекта является изучение характеристик токов, возбуждаемых в ионосфере Земли при модификации её F2-области мощными КВ радиоволнами, включая определение: 1) механизмов возбуждения токов, 2) амплитуды и пространственной структуры токов, 3) их времён развития и релаксации, 4) влияния токов на термодиффузионные процессы и на генерацию различных компонент искусственной ионосферной турбулентности (ИИТ).

Особенностью предлагаемого проекта является развитие нового направления исследований, связанного с определением характеристик токов, которые возбуждаются в ионосфере Земли при модификации её F2-области мощными КВ радиоволнами. На генерацию токов в ВО ионосферы при развитии ИИТ указывалось во многих работах. Однако до сих пор не было проведено прямых измерений их величин и характеристик. Постановка таких задач исследований была стимулирована полученными при выполнении гранта РФФИ № 17-05-00475 результатами начатых на стенде СУРА измерений продольных токов в ВО ионосферы и в окружающей её фоновой плазме, а также кольцевых токов, которые опоясывают возмущённую область. Измерения продольных токов были выполнены в НИРФИ на стенде СУРА впервые в мире, а их даже предварительные результаты оказались многообещающими. 

Основу проекта составят результаты экспериментов, выполненных на нагревном стенде СУРА (НИРФИ ННГУ им. Н.И. Лобачевского, Н. Новгород). В них, используя контролируемый нагрев ионосферной плазмы мощными КВ радиоволнами, можно проводить многократное возбуждение ИИТ и изучать характеристики её возбуждения, эволюции и релаксации. Для диагностики плазменных возмущений, которые генерируются в возмущённой области (ВО) ионосферы при её нагреве мощными радиоволнами и затем распространяются преимущественно вдоль силовых линий геомагнитного поля, будут использоваться: 1) измерения с борта низкоорбитальных искусственных спутников Земли (ИСЗ) SWARM, CSES, NOAA как в ионосфере над стендом СУРА, так и в магнитно сопряжённой к ней области; 2) зондирование ВО ионосферы сигналами высокоорбитальных ИСЗ навигационных систем GPS/GLONASS; 3) измерения свойств возмущений с помощью ракурсного рассеяния радиоволн СВ и КВ диапазонов и с помощью искусственного радиоизлучения ионосферы (ИРИ). 

Обработка экспериментальных данных будет сопровождаться сравнением полученных результатов с результатами выполненных исследований по лабораторному моделированию генерации и распространения плазменных возмущений в магнитоактивной плазме, а также с результатами численного моделирования распространения плазменных возмущений в верхней ионосфере. Это позволит составить более детальное представление об особенностях генерации токов в ВО ионосферы и определить их влияние на генерацию различных компонент ИИТ, детализировать особенности распространения искусственных плазменных возмущений на высотах выше максимума F2-слоя ионосферы, получить необходимые данные о динамических процессах, протекающих в возмущенной магнитной силовой трубке, и разработать способы оказания влияния на ионосферно-магнитосферные связи на основе модификации ионосферы мощными КВ радиоволнами.

На стадии выполнения первого этапа работ по гранту (2020 г.) были получены следующие результаты:

  • Проведена обработка всех экспериментальных данных, полученных в 2017 – 2019 гг. в измерениях свойств плазменных возмущений с помощью бортовой аппаратуры спутников серии SWARM при их пролёте на высотах 450 – 500 км как над стендом СУРА, так и в магнитно сопряжённой к нему области ионосферы. Всего в обработку было вовлечено около 50 сеансов измерений. При этом исследовались характеристики возмущений плотности и температуры плазмы, индуцированных в ионосфере во время её нагрева мощными КВ радиоволнами, излучаемыми стендом СУРА, характеристики вариаций напряжённости геомагнитного поля, по которым определялись амплитуда и пространственная структура продольных электрических токов, возбуждаемых на ионосферных высотах вместе с развитием крупномасштабных неоднородностей концентрации плазмы при нагреве F2-области ионосферы мощными радиоволнами.

Анализ результатов выполненных на среднеширотном стенде СУРА исследований генерации продольных токов позволяет сделать следующие выводы.

  • При модификации среднеширотной ионосферы мощными КВ волнами О-поляризации вместе с развитием искусственных крупномасштабных неоднородностей плотности плазмы на ионосферных высотах наблюдается образование системы продольных электрических токов. Преимущественно это имеет место в условиях развития интенсивной искусственной ионосферной турбулентности (ИИТ), когда модификация ионосферы выполняется в вечерних или ночных условиях при мощности волны накачки (ВН) Р_эфф ≥ 50 МВт при частоте ВН ниже критической частоты F2-слоя. Однако даже при выполнении этих условий, но при сильной геомагнитной возмущённости, когда зона аврорального овала опускалась до широты стенда СУРА, индуцированные нагревом ионосферы электрические токи не обнаруживались аппаратурой спутника на фоне токов, индуцированных естественными сильными вариациями геомагнитного поля. На генерацию индуцированных работой стенда СУРА электрических токов и их характеристики сильное влияние оказывает присутствие спорадического слоя Еs, когда он ослабляет интенсивность прошедшей мощной радиоволны и может даже экранировать полностью или в локальных областях её прохождение в верхнюю ионосферу.
  • Измеренная величина плотности втекающего в ионосферу тока, который связывается с выносом электронов из сильно нагретой центральной части возмущённой области (ВО) ионосферы, составляет около 0.02 mА/м2 при оптимальных условиях модификации верхней ионосферы; в неоптимальных условиях величина плотности тока могла быть в 2 – 4 раза меньше. Было установлено, что не всегда положение областей с уменьшенными значениями Ne и увеличенной температурой Te совпадает с положением областей с втекающими токами (т.е. с выносом электронов из центральной части ВО наверх вдоль силовых линий геомагнитного поля), как это следует из свойств термодиффузионных процессов. Иногда область втекающего тока соответствует области сильного разогрева плазмы, но при этом не регистрируется обычно наблюдающееся уменьшение её плотности. И наоборот, положение втекающего тока может совпадать с областью изменения концентрации плазмы в отсутствии видимых изменений её температуры. Отсутствие прямой корреляции между вариациями плотности (температуры) плазмы и пространственной структурой индуцированных нагревом ионосферы продольных электрических токов является характерной чертой ионосферных экспериментов.
  • Область высот орбит спутников SWARM 450 – 500 км является промежуточной, где происходит изменение механизмов формирования ИИТ. На этих высотах уже не проявляются в полной мере свойства центральной части ВО ионосферы (например, не регистрируется характерное для неё сильное понижение плотности плазмы), но ещё могут наблюдаться сильные вариации температуры электронов Те, присущие центральной части ВО. В то же время, исследуемая в данной работе область находится ниже высот ~ 600 км, где при модификации F2-области наблюдается формирование дактов с большой избыточной плотностью плазмы, но с достаточно слабыми вариациями Те. Поэтому в зависимости от того, как далеко по высоте орбита спутника проходит относительно центральной части ВО, положение которой зависит от высоты отражения ВН и ионосферных условий, могут наблюдаться различные соотношения между индуцируемыми нагревом плазменными возмущениями и связанными с этим электрическими токами. В одних случаях они могут отражать в большей степени вклад области ионосферы с дефицитом плотности плазмы, располагающейся вблизи высоты отражения ВН, а в других — вклад области внешней ионосферы с дактом плотности плазмы и генерируемых на этих высотах неоднородностей.
  • При интерпретации результатов спутниковых измерений необходимо учитывать тот факт, что, измерения характеристик плазменных возмущений бортовой аппаратурой спутника происходит только вдоль его орбиты. Это резко ограничивает объём получаемой необходимой информации о свойствах плазменных возмущений во всей ВО ионосферы и уменьшает возможности соотносить их с результатами других измерений. В таком случае, пространственная структура электрических токов в ионосфере, которая формируется вкладом многих плазменных возмущений, располагающихся на разных высотах, может сильно отличаться от её предполагаемых характеристик, если основываться только на результатах выполненного спутником единичного измерения на фиксированной высоте и только вдоль его орбиты. Это является причиной, почему только в некоторых случаях наблюдалась явная связь между областью сильного разогрева плазмы и пространственной структурой индуцированных продольных токов.
  • Генерация индуцированных нагревом ионосферы электрических токов не наблюдается в условиях, когда: а) частота ВН была близка или была выше критической частоты F2-слоя; б) высота её отражения была ниже 200 км, где свойства ионосферы начинают резко изменяться из-за быстро возрастающего влияния нейтралов на характеристики плазмы и на взаимодействие мощной радиоволны с ней; в) эффективная мощность излучения ВН была меньше 20 МВт и не наблюдается полного развития всех компонент ИИТ; г) эксперименты проводились в освещённой ионосфере с развитыми Е и F1 слоями, и наблюдалось формирование дефокусирующей линзы на высотах 130 – 180 км, что, с учётом высокого регулярного поглощения радиоволн в нижней ионосфере, приводит к сильному (до 20 дБ и больше) уменьшению транспортируемой в верхнюю ионосферу мощности ВН; д) имело место развитие сильной геомагнитной активности и граница авроральной ионосферы опускалась до широты расположения стенда СУРА, что приводило к изменению характера взаимодействия мощной радиоволны с плазмой; при этом уровень развития естественной турбулентности может превышать уровень искусственной, маскируя тем самым нагревные эффекты.

Обнаруженная на стенде СУРА пространственная структура продольных токов была измерена ранее в лабораторных плазменных установках при расплывании локально нагретой области магнитоактивной плазмы (см., например, [Голубятников Г.Ю., Егоров С.В., Костров А.В. и др. // Физика плазмы. 1988. Т. 14, №4. С. 482-486]), где было показано, что она отвечает униполярному характеру термодиффузионного распространения плазменных возмущений с генерацией вихревых токов, продольные компоненты которых определяются движением электронов вдоль магнитного поля, а поперечные — движением ионов поперёк него. При этом скорость процессов термодиффузии с униполярными коэффициентами во много раз превышает скорость расплывания плазменных возмущений в амбиполярном приближении.

Подводя итоги выполненным на стенде СУРА экспериментам с использованием для диагностики плазменных возмущений аппаратуры низкоорбитальных спутников серии SWARM, следует заключить, что впервые были измерены пространственная структура и величина продольных токов, возбуждаемых при нагреве F2-области ионосферы мощными КВ радиоволнами О-поляризации, и определена их зависимость от характеристик радиоволны и от ионосферных условий. Были выявлены условия возбуждения токовой системы, которые, в целом, соответствуют условиям возбуждения интенсивной ИИТ и сильному разогреву электронов ионосферной плазмы, включая влияние эффекта «магнитного зенита» на генерацию ИИТ. Были также выявлены причины отсутствия их регистрации и определены особенности проведения этих измерений в ионосферной плазме. Проведённое сопоставление результатов измерений в ионосферной и лабораторной плазмах продемонстрировали схожесть их основных свойств, отвечающих термодиффузионному расплыванию плазменных возмущений в магнитоактивной плазме с униполярными коэффициентами и с возбуждением вихревых токов, замыкающихся по фоновой плазме.

Выполненные эксперименты с использованием для зондирования внешней ионосферы с помощью бортовой аппаратуры спутников SWARM, DEMETER, и CSES показали, что часто в 100 – 200 км к северу от центра возмущённой магнитной силовой трубки регистрировалась выделенная область с сильными флуктуациями концентрации и температуры плазмы, которые по своим характеристикам были очень похожи на искусственные. При этом в этой области регистрировалась своя система втекающих и вытекающих электрических токов. Существование такой обособленной области может быть связано с тем, что при наклоне диаграммы направленности излучения ВН на 12º на юг формируется боковой лепесток, излучение в котором составляет по своему уровню около – 8 дБ по сравнению с излучением в главном лепестке. Это соответствует эффективной мощности излучения в нём ~ 10 МВт, достаточной для генерации ИИТ достаточно высокого уровня в вечерних и ночных условиях. Заметим, что наклон диаграммы направленности на 12º на юг обычно используется в наших экспериментах, чтобы усилить интенсивность генерации ИИТ за счёт эффекта «магнитного зенита».

С помощью спутников DEMETER и SWARM были выполнены измерения вариаций плотности и температуры плазмы в магнитно сопряжённой к стенду СУРА области ионосферы. Только лишь в небольшом количестве сеансов удалось их зарегистрировать, в большинстве случаев никаких возмущений не обнаруживалось; иногда по имеющимся данным нельзя было однозначно отнести их к естественным или к искусственным из-за высокого естественного фонового уровня вариаций регистрируемого сигнала. Предварительная обработка полученных данных, выполненная в 2020 г. показала, что размер вдоль орбиты ИСЗ обнаруженных вариаций Ne (до 10%) и Te (до 3%) в разных экспериментах (в разных геофизических условиях) мог изменяться от ~ 100 км до ~ 500 км. Было установлено, что искусственные вариации электронной плотности и температуры плазмы регистрировались в сеансах, когда имели место интенсивные высыпания энергичных электронов из радиационного пояса Земли, и не регистрировались, если они отсутствовали. Это позволяет сделать вывод, что именно потоки высыпающихся энергичных электронов приводят к генерации регистрируемых в магнитно сопряжённой к стенду СУРА интенсивных возмущений плотности и температуры плазмы. При этом естественно допускать, что энергичные электроны, высыпающиеся в северном полушарии в области расположения стенда СУРА, будут генерировать аналогичные возмущения плотности и температуры плазмы, причём в области пространства, далеко выходящей по своим размерам за размеры излучаемого стендом пучка мощных радиоволн. Эти возмущения будут, естественно, оказывать своё влияние на свойства ИИТ в целом. Ясно, что в пределах пучка излучаемых мощных радиоволн эти плазменные возмущения будут маскироваться более интенсивными первичными возмущениями, прямо генерируемыми вблизи высоты отражения ВН при развитии плазменных неустойчивостей, и их обнаружение возможно здесь только на стадии релаксации первичных возмущений.

В 2020 г. была завершена обработка полученных в 2018 г. экспериментальных данных по программе СУРА–CSES. Китайский ИСЗ CSES по своему оснащению диагностической аппаратурой во многом повторил французский микро спутник DEMETER. Сложность проведения с ним экспериментов на стенде СУРА определялась особенностью его орбиты: над стендом и в магнитно сопряжённой к нему области ионосферы он пролетал либо в полуденные, либо в полуночные часы. В полуденные часы, как известно, эффективность генерации ИИТ является низкой из-за большого поглощения радиоволн в нижней ионосфере и низкой высоте отражения ВН, поэтому каких-либо результатов по свойствам искусственных плазменных возмущений здесь получить не удалось. Не было получено таких результатов и в ночных условиях из-за низких критических частот F2-слоя ионосферы. По программе СУРА-CSES были выполнены измерения формы диаграммы направленности излучения стенда СУРА и определены характеристики первого северного её бокового лепестка (см. выше). В дневных условиях выполнялись эксперименты по генерации ОНЧ волн при нагреве ионосферы промодулированной по мощности ВН. Только однажды во время повышенной геомагнитной активности с величиной индекса АЕ = 200 – 400 нТ во время проведения измерений аппаратурой ИСЗ был зарегистрирован сигнал на частоте модуляции 2017 Гц. В спокойных геомагнитных условиях нелинейная демодуляция мощного радиоизлучения от стенда СУРА никогда не наблюдалась, что является характерным для спокойной среднеширотной ионосферы.

В 2020 г. была проведена обработка всего объёма данных радиотомографических измерений, выполненных на стенде СУРА в 2008 – 2019 гг., которые позволяют проводить исследования пространственной структуры крупномасштабных (с размерами L ≥ 20 км) неоднородностей плотности плазмы, включая изучение характеристик дактов с увеличенной плотностью плазмы и перемещающихся на ионосферных высотах волновых возмущений. Всего было отобрано и включено в обработку около 20 сеансов измерений. Предварительный анализ выполненных исследований позволяет сделать следующие выводы:

  • формирование дактов плотности плазмы наблюдается на высотах выше 500 км внутри магнитной силовой трубки, опирающейся на область с сильно развитой ИИТ вблизи высоты отражения ВН, где имеет место развитие полости с уменьшенной плотностью плазмы в результате вытеснения плазмы из области её разогрева мощной радиоволной вверх и вниз вдоль магнитных силовых линий;
  • дакты вытянуты вдоль геомагнитного поля, их размер в поперечном к магнитному полю направлении составляет 80 – 100 км на высотах 500 – 600 км, увеличиваясь до 200 – 300 км на высотах 800 – 1000 км;
  • в 2020 г. на основе численного моделирования проходящих в ВО ионосферы процессов с использованием данных, полученных в экспериментах на стенде СУРА с помощью спутников DEMETER и SWARM продолжались работы по выяснению особенностей формирования дактов плотности плазмы в различных геофизических условиях при различных схемах излучения ВН, включая изучение их высотных характеристик;
  • радиотомограммы ясно демонстрируют, что при периодическом нагреве ионосферной плазмы в режиме меандр с периодом 20 – 60 мин наблюдается генерация внутренних гравитационных волн, источник которых расположен в области сильного разогрева плазмы вблизи высоты отражения ВН.

В 2020 г. были определены области возможного сопоставления характеристик искусственных плазменных возмущений, генерируемых в ионосферной плазме и в лабораторных плазменных установках. Они касаются изучения: а) характера развития плазменных возмущений на разных стадиях развития взаимодействия мощной радиоволны с магнитоактивной плазмой, при длительном и импульсном излучении ВН; б) свойств переноса плазменных возмущений вдоль силовых линий геомагнитного поля; в) формирования токовых структур при развитии ИИТ в магнитоактивной плазме; г) особенностей развития взаимодействия мощной радиоволны с плазмой в условиях гиргармонического резонанса.

Важно подчеркнуть, что исследования одних явлений более эффективно проводить в ионосфере, в условиях практически безграничной плазмы, свойства которой, однако, подвержены сильным естественным вариациям и могут значительно изменяться от эксперимента к эксперименту, другие — в лабораторных плазменных установках, в условиях использования широкого набора помещённых непосредственно в плазму различных диагностических средств; здесь реализуется высокая степень повторяемости условий измерений, но сильное влияние на их результаты может оказывать ограниченность объёма плазмы и влияние стенок камеры. Поэтому сочетание лабораторных и ионосферных измерений имеет принципиальное значение для наиболее полного изучения свойств явлений, наблюдаемых в магнитоактивной плазме при её модификации мощным электромагнитным излучением. Проводимые по согласованным программам эксперименты на стенде СУРА и лабораторных установках «Ионосфера» и КРОТ (ИПФ РАН) дают уникальные возможности выполнять такие исследования и занять в них лидирующее положение в мире.

  • В 2020 г. был выполнен анализ экспериментальных данных по стимулированию работой стенда СУРА высыпаниям энергичных электронов из радиационного пояса Земли как в области расположения стенда, так и в магнитно сопряжённой к стенду ионосфере. Определены условия появления таких высыпаний и их связь с интенсивностью возбуждаемой ИИТ и насыщенностью радиационного пояса энергичными электронами. Показано, что интенсивность высыпаний в южном полушарии оказывается выше, чем в северном, отражая влияние Южно-атлантической магнитной аномалии.
  • Совокупность выполненных в последние годы на стенде СУРА исследований неоспоримо продемонстрировала, что плазменные возмущения, возбуждаемые при модификации F2-слоя ионосферы мощными КВ радиоволнами О-поляризации, занимают область пространства, намного превышающего размеры центральной части ВО ионосферы, в которой происходит наиболее интенсивное взаимодействие мощной радиоволны с ионосферной плазмой. В горизонтальном направлении возмущения обнаруживаются до 1000 км и более от стенда; в вертикальном направлении они захватывают все тело ионосферы от высоты её Е-слоя (~ 100 км) до высот внешней ионосферы (~ 1000 км и выше) и могут обнаруживаться даже и в магнитно сопряжённой к стенду СУРА области ионосферы. Это происходит за счёт генерации волновых возмущений (ВГВ и иных волновых возмущений), генерации вихревых токов вокруг центральной части ВО ионосферы при развитии ИИТ, стимуляции высыпаний энергичных электронов из радиационного пояса Земли и их влияния на ионосферу и на взаимодействие мощных радиоволн с магнитоактивной плазмой. Высыпающиеся электроны за счёт генерации под их влиянием микроволнового излучения на ионосферных высотах оказывают воздействие на приземную атмосферу. Эти результаты позволяют говорить о развитии новых представлений о генерации ИИТ с учётом влияния на её свойства нелокальности развития и взаимодействия различных её компонент.

Список публикаций по проекту за 2020 г.

  • Xuemin Zhang, Vladimir Friolov, Xuhui Shen, Yalu Wang, Chen Zhou, Hengxin Lu, jianpin Huang, Alexander Ryabov, Dulin Zhai. The Electromagnetic Emissions and Plasma Modulations at Middle Latitudes Related to SURA‐CSES Experiments in 2018. // Radio Science, 2020. 55(8), e2019RS007040. https://doi.org/10.1029/2019RS007040
  • В.Л. Фролов, Р.Ю. Лукьянова, А.О. Рябов, И.А. Болотин. Спутниковые измерения плазменных возмущений и электрических токов, индуцируемых в среднеширотной ионосфере при её модификации мощными КВ радиоволнами. // Космические исследования, 2020(принята в печать).
  • В.Л. Фролов. Новые представления о генерации искусственной ионосферной турбулентности. // VI Всероссийская научная конференция «Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды». С.-Петербург, 16 – 18 сентября 2020 г. Материалы конференции, с. 26 – 30.



Все новости