Исследование динамики плазменных неоднородностей, токов и магнитных полей, возбуждаемых мощным радиоимпульсом в слабостолкновительной магнитоактивной плазме на крупномасштабном стенде КРОТ

Проведение активных экспериментов в околоземной плазме, таких, как воздействие на F-слой ионосферы мощного излучения коротковолновых нагревных стендов (HAARP, СУРА и др.), приводит к развитию искусственной ионосферной турбулентности (ИИТ) (Фролов и др., 2002; Фролов и др., 2015). Низкочастотной составляющей ИИТ, в частности, соответствует генерация неоднородностей плотности, вытянутых вдоль геомагнитного поля. Поперечные размеры искусственных плазменных неоднородностей, возникающих при проведении такого рода активных экспериментов, могут изменяться в широких пределах: от десятков сантиметров (сверхмелкомасштабные неоднородности) до сотен километров (крупномасштабные неоднородности). Исследование механизмов генерации, а также динамических характеристик неоднородностей плотности, вытянутых вдоль магнитного поля, имеет большое как фундаментальное, так и прикладное значение, в частности для диагностики околоземной плазмы и решения задач организации сверхдальней радиосвязи.
В докладе представлены результаты лабораторных экспериментов, целью которых было исследование особенностей генерации и динамики неоднородностей плотности и магнитного поля при мощном радиоимпульсном воздействии на плазму. Эксперименты проводились на крупномасштабном стенде КРОТ (ИПФ РАН, г. Н. Новгород). В работе детально исследован процесс формирования возмущений плотности в плазме в области вблизи источника локального высокочастотного нагрева. Обсуждается влияние геометрии нагревной антенны на пространственную структуру возмущений плотности. Приводятся результаты численных расчетов электромагнитных полей, обосновывающие распределение возмущений плотности в соответствии со структурой греющего поля. Анализ возмущений плотности указывает на наличие сложных неодномерных - униполярных - процессов переноса, развивающихся в результате воздействия на плазму импульсного электромагнитного излучения. Более полную физическую картину явления удается составить после восстановления крупномасштабной токовой структуры, полученной из измерений различных компонент магнитного поля с использованием квазистатического закона Ампера.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №18-32-00721 мол_а).