Плазмові збурення природного та штучного походження в навколоземному космічному просторі

27. Klimov S., Romanov S., Amata E., Blecki J., Buechner J., Juchniewicz J., Rustenbach J., Triska P., Woolliscroft L.J.C., Savin S., Afanas`yev Yu., de Angelis U., Auster U., Belluucci G., Best A., Farnik F., Formisano V., Gough, Rgrard P., Grushin V., Haerendel G., Ivchenko V., Korepanov V., Lehmann H., Nikutowski B., Nozdrachev M., Orsini S., Parrot M., Petrukovich A., Rauch J.L., Sauer K., Skalsky A., Slominskj J., Trotignon J.G., Vojta J., Wronovski R., ASPI Experiment: measurements of fields and waves onboard the Interball-1 spacecraft // Ann. Geophys. - 1997.- V. 15.- P. 514-527.

28. Безруких В.В., Барабанов Н.И., Венедиктов Ю.И., Жданов В.И., Ивченко В.Н., Котова Г.А., Лежен Л.А., Оржинский С.А., Прохоренко В.И. Исследование малоэнергичной плазмы в магнитосфере Земли на хвостовом и авроральном зондах. Аппаратура и предварительные результаты // Космические исследования.- 1998.- T. 36, вып. 1.- C. 33-41.

29. Верхоглядова О.П., Івченко В.М. Методика визначення положення областей магнітосфери за даними вимірювань космічних апаратів: експериментальні критерії та емпіричне моделювання // Космічна наука і технологія.-1998.- Т. 4, №5/6.- C. 18-27.

30. Verkhoglyadova O.P., Ivchenko V.N., Kudela K., Slivka M., Lutsenko V.N., Romanov S.A. Approach to identification of the tail plasma regimes using Interball-1 data // Chechoslovak J. of Phys.- April 1999.- V. 49, № 4a.- P. 599-606.

31. Verkhoglyadova O.P., Agapitov A.V., Ivchenko V.N., Romanov S.A., Yermolaev Yu.I. Study of vortices in the dawn plasma sheet using Interball-1 data in "Interball in the ISTP Program" // Studies of the Solar Wind-Magnetosphere-Ionosphere Interaction / Еd. by D.G. Sibeck and K. Kudela.- NATO Science, Series C, Math and Phys. Sci.- Kluwer, 1999.- V. 537.- P. 265-276.

32. Verkhoglyadova O.P., Agapitov A.V., Andrushchenko A.P., Ivchenko V.N., Klimov S.I., Romanov S.A., Yermolaev Yu. I. Compressional wave events in the dawn plasma sheet observed by the Interball-1 // Ann. Geophys.- Sep. 1999.- V. 17, №9.- P. 1145 - 1154.

33. Agapitov A.V., Andrushchenko A., Ivchenko V., Klimov S., Romanov S., Verkhoglyadova O., Yermolaev Yu. Observation of vortical motions and compressional waves in the dawn low-latitude sheet // J. of Techn. Phys.- 1999.- V. XL, №1.- P. 325-328.

34. Івченко В.М. Дослідження магнітосфери та явища альвенівської іонізації в керованих космічних експериментах // Київський університет як осередок національної духовності, науки, культури. До 165-річчя університету. Природничі науки. - Київ: Вид. Центр. "Київський університет".- 1999.- С. 76-83.

35. Dzubenko M.I., Evtushevsky A.M., Ivchenko V.M. Some effects of background ionospheric electrical conductivity in the characteristics of аurorae // Вісник Київського університету. Астрономія.- 1999.- Вип. 35.- С. 87-92.

36. Агапитов А.В., Верхоглядова О.П., Ивченко В.Н. Изучение волн сжатия и вихревых движений в низкоширотном плазменном слое по данным Интербол-1 // Известия Академии наук (РАН). Серия физическая.- 2000.- Т.64, №9.- С. 1893-1896.

37. Ivchenko V.N., Lapchuk V.P., Ruzhin Yu.Ya. Photometer for dynamics diagnostic of electron and plasma beams in APEX project // Proceedings of the 19-th Annual European Meeting on Atmospheric Studies by Optical Methods.- Kiruna (Sweden).- 1992.- Р. 580-584.

38. Ивченко В.Н., Ружин Ю.Я., Коробейников В.Г., Докукин В.С. Полуночные наблюдения инжекции лития и бария в экспериментах CRRES G-06 и G-08 // Физика космической плазмы.- Киев.-1994.- С. 88-93.

39. Ivchenko V.M., Malnev V.M., and Martysh Eu.V. Seismogenic electromagnetic radiation in optical and infrared bandges // Contributed Papers of International Symposium PLASMA`97.- Opole (Poland).- June 10-12, 1997.- V. 1. - P. 419-422.

40. Ivchenko V.N., Lapchuk V.P. Optical measurements in the project “Poperedzhennya” (“Warning”) // Proc. 23rd European Meeting on Atmospheric Studies by Optical Methods.- SPIE.- 1997.- V. 3237.- Р. 44-49.

*41. Ruzhin Yu.Ya., Leonov N.A., Ivchenko V.N. Advantages of neutral barium cloud image to estimate CIV phenomenon yield // Proc. 23rd European Meeting on Atmospheric Studies by Optical Methods.- SPIE.- 1997.- V. 3237.- Р. 86-93.

42. А.с. 1492939 СССР, МКИ4 G 01 R 33/02. Способ определения ориентации силовых линий магнитного поля на высотах ионосферы планет / Н.И.Дзюбенко, А.М.Евтушевский, В.Н.Ивченко, Г.П.Милиневский. - N 4042571/21; Заявлено 25.03.86. Зарегистрировано 8.08.89.

43. Bezrukikh V., Kotova G., Verigin M., Venediktov Yu., Yemel`yanov S., Ivchenko V. Plasmasphere dynamics on the dayside and nightside of the magnetosphere for different levels of geomagnetic activity // EGS, XXIII General Assembly.- Nice (France).- 24-29 April, 1998. - C900.

44. Kotova G.A., Bezrukikh V.V., Verigin M.I., Lezhen L.A., Venedictov Yu.I., Ivchenko V.N. Interball-1/Alpha-3 observations of thermal plasma in the dusk side plasmasphere // Proc. International Symposium "From solar corona through interplaanetary space, into Earth`s magnetosphere and ionosphere: Interball, ISTP satellites, and ground based observations". - Kyiv (Ukraine).-2000, Feb.1-4.- P. 305-308.

*) Примітка: роботи позначені зірочкою, а саме №№ *11, *21, *26 і *41 надруковані в тих же випусках журналів, що і роботи, номери яких передують вказаним (№№ 10, 20, 25 і 40).

АНОТАЦІЯ

Івченко В.М. Плазмові збурення природного та штучного походження в навколоземному космічному просторі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.03.03 - геліофізика і фізика Сонячної системи. - Головна астрономічна обсерваторія НАН України, Київ, 2000.

Дисертація присвячена експериментальним дослідженням методами дистанційної оптичної діагностики штучних та природних плазмових збурень. Одержано свідчення розвитку колективних ефектів при інжекції електронних пучків в іоносферу. Експериментально (CRRES G-11b) підтверджено гіпотезу критичної іонізації потоку нейтрального Ba, що рухається в замагніченій слабкоіонізованій іоносферній плазмі. В проекті "Інтербол" зареєстровано енергетичні спектри потоків іонів, які рухаються з іоносфери над полярною шапкою (~4 RE) в процесі заповнення плазмосфери після сильної суббурі. Спостерігається відсутність розділення іонів за масами в цих потоках та немаксвеллівський розподіл іонів у зовнішній плазмосфері. Розглянуто іоносферні збурення, які реєструються із супутників напередодні землетрусів та вказано на чутливі до збурень іоносферні емісії в оптичному діапазоні - атомарного Na, та в інфрачервоному - молекули NO (l = 5,3 мкм).

Ключові слова: плазмові збурення, керовані експерименти, іоносфера, магнітосфера, оптичні спостереження, інжекція електронних пучків.

Ivchenko V.M. The natural and artificial plasma disturbances in the near space. - Manuscript.

Thesis for a doctor`s degree by speciality 01.03.03 - Heliophysics and Solar system physics. - The Main Astronomical Observatory of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2000.

The dissertation is devoted to the experimental investigations of artificial and natural plasma disturbances by optical methods. The observations gives evidences for beam-plasma collective interaction during the injection of electron beams into the ionosphere. The barium cloud ionization in the CRRES G-11b experiment was the strong evidence of critical ionization velocity (CIV) processes. The spectra measurements in INTERBALL project for ions stream moving over the polar cap (~4 RE) from the ionosphere to plasmasphere after the magnetospheric substorm has showed non-Maxwellian distributions in ions energy spectra. The seismo-ionospheric phenomena were analysed and Na emissions in optic and NO molecular emissions in IR (l=5,3 m), were pointed as the indicator of ionosphere disturbances "from the bottom".

Key words: plasma disturbances, control experiments, optical observations, ionosphere, magnetosphere, electron beams injections.

Ивченко В.Н. Плазменные возмущения естественного и искусственного происхождения в околоземном космическом пространстве. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.03.03. - гелиофизика и физика Солнечной системы. - Главная астрономическая обсерватория НАН Украины, Киев, 2000.

Диссертация посвящена экспериментальным исследованиям возмущений, возникающих в околоземном космосе во время управляемых экспериментов и в результате проявлений естественной геомагнитной активности. Разработаны методы и аппаратура дистанционной оптической диагностики светящихся плазменных образований в ионосфере и магнитосфере Земли. Большая часть экспериментальных результатов, изложенных в работе, получена с помощью высокочувствительных телевизионных систем, позволяющих регистрировать изображения плазменных неоднородностей при предельно низких освещенностях.

В экспериментах с инжекцией электронных пучков в ионосферу с борта геофизической ракеты путем оптических наблюдений получены свидетельства развития коллективных процессов: свечение околоракетной области (ОРО) во время работы инжектора, двугорбые высотные фотометрические профили лучей искусственных полярных сияний (ИПС), зависимость яркости искусственных образований от питч-угла инжекции электронов. Определены коэффициенты трансформации энергии электронного пучка в оптическое излучение: для hОРО ” 0,8% и hИПС” 1,2%. Получены спектры светящихся образований, состоящие из основных авроральных эмиссий. Периодически наблюдался квазинепрерывный спектр свечения ОРО и ИПС, который объясняется генерацией значительного количества NO при взаимодействии пучка электронов с нейтральной атмосферой на высотах Ј 105 км. Результаты определения высот нижнего края лучей ИПС триангуляционным методом позволяют утверждать, что потери энергии инжектированных электронов на коллективные взаимодействия не превышают 10%. По измерениям ориентации лучей ИПС выполнено определение направления геомагнитного поля для района проведения экспериментов на высотах нижней ионосферы.

В серии экспериментов CRRES с инжекциями паров Ba и Li в ионосфере и в плазмосфере исследована динамика развития искусственных облаков. По дрейфу ионов Ba+ выполнены измерения электрических полей в полуночной части экзоплазмосферы (~6 RЕ), полученные значения близки к модельным значениям в спокойных условиях E ” 5·10-4 В/м. В ходе эксперимента скорость дрейфа бариевого образования увеличилась до значений, соответствующих электрическому полю E ” 1,4·10-3 В/м, что может быть связано с развитием суббури, инициированной инжекцией бария. В эксперименте CRRES G-11b получено подтверждение гипотезы об альвеновской ионизации потока нейтрального вещества, движущегося со сверхкритической скоростью (кинетическая энергия атомов нейтрального газа превышает энергию ионизации данного вещества: (1/2)MV2 > I ) поперек магнитного поля в слабоионизированной плазме. Эффективность критической ионизации оценена по дефекту сферической расширяющейся оболочки нейтрального бария, двигавшейся из неосвещенной ночной ионосферы в освещенную утреннюю, и составляет h ” 30%.

Приведены результаты измерений магнитных полей и спектров потоков ионов в магнитосфере Земли с помощью бортовых приборов в проекте "Интербол". Предложена методика идентификации плазменных режимов в магнитосфере по данным магнитометра. В плазменном слое обнаружены вихревые структуры, возможно связанные с пульсациями Pc5-Pc6. Зарегистрированы потоки ионов, движущихся из ионосферы над полярной шапкой (~4 RE) в процессе заполнения плазмосферы после сильной суббури. Наблюдается отсутствие разделения ионов по массам в наблюдаемых потоках и немаксвелловское распределение ионов во внешней плазмосфере. Исследование плазмопаузы в вечернем секторе для расстояний L ~ 2-3 при высоких значениях Kp указывает на высокие значения температуры, близкие к температуре внутренней плазмосферы.

Для нескольких пролетов КА Интербол-1 вечернего сектора плазмопаузы при возмущенных условиях получена зависимость температуры ионов и их плотности от расстояния N ~ L-4,2.

Приведен анализ ионосферных возмущений, которые регистрируются спутниковой аппаратурой накануне землетрясений. Рассмотрены признаки таких возмущений, возможная их природа и предложен состав комплекса бортовых научных приборов для изучения ионосферных неоднородностей, связанных с событиями в нижней атмосфере и ионосфере, в т.ч. техногенной и сейсмической природы (спутниковый проект "Попередження"). Указано на чувствительные к возмущениям ионосферные эмиссии: в оптическом диапазоне спектра атомарного Na, а в инфракрасном - молекулярные полосы NO (l = 5,3 мкм).

Ключевые слова: плазменные возмущения, управляемые эксперименты, оптические наблюдения, ионосфера, магнитосфера, инжекция электронных пучков.

Размещено на Allbest.ru