Введение
1 Постановка лабораторных экспериментов. Экспериментальные стенды для лабораторного исследования волновых процессов в магнитоактивной плазме 24
1.1 Постановка экспериментов. Основные принципы лабораторного моделирования волновых процессов в околоземной плазме 26
1.2 Экспериментальный стенд «Ионосфера» (ИПФ РАН) 31
1.2.1 Особенности распада плазмы на установке «Ионосфера» 33
1.3 Экспериментальный стенд ССМ (University Paris XI, France) 35
1.3.1 Электронная пушка 36
1.4 Экспериментальный стенд MWPI (Utsunomiya University, Japan) 38
1.4.1 Оборудование для экспериментального исследования взаимодействия СВЧ излучения с плазмой 39
1.5 Методы диагностики параметров плазмы
1.5.1 Измерение электронной температуры с помощью пробных ионно-звуковых волн 41
1.5.2 Измерение концентрации разреженной магнитоактивной плазмы с помощью резонансных конусов электромагнитных источников 43
1.6 Основные результаты главы 53
2 Лабораторное исследование дисперсионных характеристик волн в резонансных диапазонах частот 56
2.1 Каналирование волн свистового диапазона частот в магнитоак тивной плазме 63
2.1.1 Каналирование волн свистового диапазона частот в тепловых плазменных неоднородностях 63
2.1.2 Влияние стрикционной нелинейности на импедансные характеристики антенны 67
2.2 Исследование дисперсионных характеристик квазиэлектроста тических волн в магнитоактивной плазме со слабой простран ственной дисперсией 71
2.2.1 Условия лабораторных экспериментов 76
2.2.2 Экспериментальные результаты
2.2.3 Обсуждение результатов 85
2.3 Изучение механизмов каналирования квазиэлектростатических волн верхнегибридного диапазона частот в магнитоактивной плазме со слабой пространственной дисперсией 93
2.4 Экспериментальное исследование динамики формирования резонансных конусов импульсных высокочастотных источников в магнитоактивной плазме 98
2.4.1 Обсуждение 105
2.5 Основные результаты главы 109
3 Лабораторное исследование взаимодействия электронных пучков с магнитоактивной плазмой 112
3.1 Постановка лабораторных экспериментов 115
3.1.1 Инжекция пучка ускоренных электронов в плазму на установке ССМ 117
3.2 Механизмы возбуждения свистовых волн модулированным электронным пучком 121
3.2.1 Вторжение электронного пучка в плазму. Переходное излучение 121
3.2.2 Резонансные механизмы возбуждения свистовых волн 122
3.3 Возбуждение свистовых волн модулированным электронным пучком с помощью переходного излучения: результаты лабораторных экспериментов 125
3.3.1 Дисперсионные характеристики волн, возбуждаемых переходным излучением от точки инжекции модулирован ного электронного пучка в плазму.
Нерезонансный характер переходного излучения 128
3.3.2 Структура волновых полей и диаграмма направленности переходного излучения 132
3.3.3 Частотный спектр переходного излучения 136
3.4 Возбуждение свистовых волн модулированным электронным пучком на черенковском резонансе 140
3.4.1 Частотный спектр черенковского излучения 140
3.4.2 Характеристики возбуждаемых волн 143
3.4.3 Релаксация модулированного электронного пучка при черенковском взаимодействии с магнитоактивной плазмой 1 3.5 Возбуждение свистовых волн модулированным электронным пучком на циклотронном резонансе 152
3.6 Возбуждение свистовых волн импульсным электронным пучком 1 3.6.1 Механизмы возбуждения волн свистового диапазона частот159
3.6.2 Переходное излучение 161
3.6.3 Кильватерная волна короткого токового импульса 166
3.6.4 Черенковское излучение импульсного электронного пучка 168
3.7 Основные результаты главы
Исследование процессов нелинейного взаимодействия импульс ного СВЧ излучения с неоднородной плазмой 176
4.1 Параметрическое взаимодействие волн в неоднородной плазме 181
4.2 Ускорение ионов при резонансном поглощении СВЧ импульса в плазме 188
4.3 Низкочастотная неустойчивость двойного слоя, вызванная ускоренной ионной компонентой 194
4.3.1 Модель неустойчивости 200
4.4 Основные результаты главы 205
5 Лабораторное моделирование активных экспериментов по на греву ионосферной плазмы мощной радиоволной 208
5.1 Обзор основных результатов нагревных экспериментов в F-слое
ионосферы. Постановка задачи лабораторного моделирования. 208
5.1.1 Нагревные эксперименты в F-слое ионосферы: постановка задачи и экспериментальные возможности 208
5.1.2 Стадии воздействия. Типы нелинейностей. Характерные масштабы 211
5.1.3 Стрикционный этап воздействия на ионосферу 212
5.1.4 Тепловой этап воздействия на ионосферу 213
5.1.5 Постановка задачи лабораторных экспериментов
2 5.2 Термодиффузия плазмы во внешнем магнитном поле 221
5.3 Исследование эффекта теплового самоканалирования ленгмю-ровских волн в магнитоактивной плазме
2 5.3.1 Постановка лабораторных экспериментов 230
5.3.2 Экспериментальное исследование нелинейного захвата и самоканалирования ленгмюровских волн в мелкомасштабной плазменной неоднородности 232
5.3.3 Выводы 243
5.4 Лабораторное моделирование искусственного радиоизлучения ионосферы 244
5.4.1 Постановка экспериментов 246
5.4.2 Наблюдение спектральных компонент, связанных с на-гревным воздействием на плазму 247
5.4.3 Механизмы генерации динамического спектрального сателлита 250
5.4.4 Механизмы генерации стационарного спектрального сателлита 252
5.4.5 Выводы 258
5.5 Основные результаты главы 259
Заключение 261
Литература
