Как ставят эксперименты в «плазменной лаборатории» атмосферы Земли, объяснил ученый КФУ

В  журнале Space Science Review вышла статья, посвященная  результатам модификации ионосферы мощным коротковолновым радиоизлучением.

В мире существует всего четыре  наземных  комплекса, так называемые нагревные стенды, которые, воздействуя  на верхние слои атмосферы, могут   создавать в них  искусственные плазменные возмущения. Что это за приборы и для чего ученые «возмущают» космическую плазму, рассказал  один из авторов статьи Владимир Фролов – сотрудник  научно-исследовательской лаборатории Исследований ближнего космоса Казанского федерального университета, сотрудник Научно-исследовательского радиофизического института Национального исследовательского Нижегородского государственного  университета.

«Сегодня в мире работают три нагревных стенда. Один из них находится в России, он  называется СУРА, второй расположен неподалеку от  норвежского города Тромсё и носит название EISCAT-heater , а третий, HAARP, установлен в США, на Аляске», – сообщил Владимир Леонтьевич.

Используя стенды для исследования околоземного и космического пространства, ученые  создают  в ионосфере плазменные возмущения с заданными свойствами и интенсивностью и изучают  их характеристики, используя хорошо развитые методы диагностики ионосферы.

 «Сегодня для такой  диагностики используются ионозонды вертикального и наклонного зондирования, станции некогерентного рассеяния, радары когерентного рассеяния, –  объясняет В.Фролов. – Кроме того,  зондирование ионосферы осуществляется с помощью сигналов низкоорбитальных и высокоорбитальных искусственных спутников Земли. Хочу отметить, что в последнее время все большую роль начинают играть спутниковые методы диагностики искусственных плазменных возмущений, которые позволяют  изучать их свойства как непосредственно в возмущенной области ионосферы, так и во внешней ионосфере и даже в магнитосопряженной к нагревному  стенду ионосфере».

Ученый утверждает, что модификация ионосферы не приводит к необратимым последствиям в ней, а сами возмущения быстро исчезают после окончания экспериментов и никак не влияют на жителей Земли.

«Эксперименты, которые мы проводим,  позволяют нам  изучать взаимодействие электромагнитных волн с частицами фактически в безграничной плазме,  – отмечает  физик. –  Благодаря этому исключается влияние разного рода краевых эффектов, присущих лабораторным экспериментам».

Научная статья в журнале Space Science Review представляет собой обзор существующих  нагревных стендов и используемых на них уникальных диагностических средств.

«В этой статье   детально описываются  теоретические представления о развивающихся в плазме процессах, включая плазменные неустойчивости, генерации высокочастотной и низкочастотной плазменной турбулентности,- рассказывает Владимир Фролов. – Они  приводят к сильному разогреву плазмы, генерации искусственных неоднородностей ее плотности в диапазоне масштабов от долей метра до десятков и даже сотен километров, а также к ускорению электронов до сверхтепловых энергий, что вызывает дополнительную ионизацию плазмы и генерацию искусственных оптических излучений».

По словам  В.Фролова, сегодня ионосфера Земли для ученых – это не что иное как  естественная плазменная лаборатория, в которой можно  проводить  множество  экспериментов, в том числе  по таким направлениям, как физика плазмы, физика Солнца и планет солнечной системы, физика ионосферы и магнитосферы.

«Результаты исследований свойств искусственной ионосферной турбулентности, полученные на стенде  СУРА в 2017-2018 гг.» – так называется открытая лекция , с которой  6 декабря выступит Владимир Фролов   в Казанском федеральном университете.  Она начнется в  13 часов 30 минут в   аудитории № 1307   Института физики КФУ.