Введение к работе
Диссертационная работа посзященя экспериментальному исследованию нестационарных излучающих процессов в ночном ионосфере средних широт.
Актуальность темы. Активные исследования собственного излучения верхней атмосферы Земли ведутся уже около 30-40 лет. Было выяснено, что собственное излучение ионосферы является чувствтельным индикатором процессов в верхней части земной атмосферы, "позволившим существенно расширить основные представления о структуре атмосферы на высотах более 80 км. Если в первые годы изучения атмосферных эмиссий основное внимание было направлено на отождествление природы излучения, то в настоящее время благодаря накопленным данным появилась возможность их систематизации її обобщения с точки зрения геофизических характеристик атмосферы, выявления закономерностей поведения ее структуры и динамики. Это в первую очередь касается длнннопериодных регулярных вариаций ночного оптического излучения мезосфе-ры и нижней термосферы, ионосферной F-области, связанных с суточными ходами, распространением возмущений типа акустл-ко-гравитацонных волн, с ионосферными И геомагнитными возмущениями и ограниченных снизу временными масштабами минуты - десятки минут. Между тем, спектр наблюдаемых в верхней атмосфере волновых движений и возмущений гораздо шире - вплоть до акустических волн с периодами в доли секунд. Имеются экспериментальные указания на существование нестационарных излучающих природных явлений, к настоящему времени однозначно неинтерпретированнных, вплоть до миллисв-кундных временных масштабов. К этому следует добазить искусственные возмущения верхней атмосферы, общее количество которых и характер их воздействия на ионосферу постоянно расширяется. Поэтому исследование и систематиэациия неста-цонарных излучающих явлений средйеширотной ионосферы, как естественного, так и искусственного происхождения, являет-
сп актуальной геофизической задачей.
Целью диссертационной работы являлось исследование ко-роткопериодических возмущений собственного оптического излучения среднеширотной ионосферы и излучательных характеристик нестацонарной лабораторной плазмы атмосферных газов.
Основные задачи, которые пришлось решать для достижения поставленной цели:
1. Разработка и изготовление высокочувствительной оптической спектральной аппаратуры для регистрации нестационарных излучающих процессов в ионосферной и лабораторной плазмах. Автоматизация части оптических ионосферных наблюдений.
2.Проведение натурных оптических наблюдений ионосферного излучения среднеширотной ночной атмосферы в линиях нейтрального кислорода [01] 557,7 и 630,0 им.
3. Исследование и анализ основных характеристик оптических вспышек, зарегистрированных при проведении натурных оптических наблюдений.
4.Выделение и систематизация короткопериодических (Т2 10-300 сек) возмущений в собственном оптическом излучении ионосферы.
5.Выделение и анализ возмущений в ионосферном излучении, обусловленных геомагнитными бурями, и исследование их особенностей.
6.Проведение анализа экспериментальных результатов, полученных на плазменных установках "УН-Феникс" и "Поток", с целью изучения излучательных характеристик лабораторных плазм атмосферных газов. Научная новизна работы.
1.Впервые для средних широт зарегистрированы оптические вспышки в излучении ночного неба с длительностями <1 сек. Определены основные характеристики оптических вспышек и исследовано заселение спектральных уровней *S и !D [01] при микровсплесках электронных потоков (МКВ) в качестве одного из возможных механизмов образования оптических вспышек на ионосферных высотах.
2.При регистрации вариаций ионосферного оптического из-
лучения в диапазоне периодов 10 - 300 сек впервые проведена систематизация возмущений, обусловленных изменением оптических характеристик приземных слоев атмосферы при . различных метео- и геофизических условиях. В указанном диапазоне периодов выделены возмущения, интерпретируемые как ионосферные.
-
Для региона Восточной Сибири ( 52И, 101Е) впервые проведены инструментальные наблюдения среднеширотных сияний и возмущений ионосферного излучения, обусловленных геомагнитными бурями в период высокой солнечной активности в 1989 - 1993 гг. Оценены вероятности регистрации геомагнитно-возмущенных периодов (оптическое проявление).
-
В экспериментах на плазменных лабораторных установках "УН-Феникс" (Q-пинч) и "Поток"(плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов и протяженной зоной ускорения -УЗД1П выделены излучающие процессы с участием возбужденных частиц атмосферных газов, с целью их использования в исследованиях применительно к задачам физики ионосферы и верхней атмосферы.
На_зач1иту_BbHiocgjcfl следующие положения:
1.Диагностическая аппаратура для измерения оптического излучения ионосферной плазмы.
2.Результаты экспериментальных исследований оптических вспышек в ночной атмосфере средних широт.
3.Исследование заселения спектральных уровней нейтрального кислорода 1S и !D при микровсплесках электронных потоков. Интерпретация оптических вспышек как возможное оптическое проявление микровсплескоп электронных потоков.
4.Результаты экспериментальных исследований короткопе-риодических ( 10 - 300 сек) возмущений ионосферного излучения ГОП в линии 557,7 ни.
5.Результаты экспериментальных исследований возмущений ионосферного излучения, обусловленных магнитными бурями в период высокой солнечной активности.
6.Результаты экенериментаьных исследований излучатель-ных хпрактристик лабораторных плазм атмосферных газов на плазменных установках "УН-Феникс" и "Лоток".
Внедрение результатов. Результаты, представленные в диссертации, использовались в хоздоговорных и госбюджетных работах Института солнечно-земной физики и Иркутского политехнического института и отражены в отчетах соответсвую-щих организаций.
Апробация. Материалы диссертаций докладывались на 15-й Международной конференции по явлениям в ионизованных газах (г.Минск,1981г.). на Межведомственном семинаре {г.Москва, 1909г.), представлялись на 28-ю сессию КОСПАР (Нидерланды, 1990г.), на XXIV Генеральную ассамблею Международного Радиофизического союза (Кийото. Япония,1993г.). обсуждались на научных семинарах ИСЗФ СО РАН, ИПИ (г.Иркутск).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 10 печатных работах, материалы диссертации использовались в научно-исследовательских отчетах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и содержит 177 страниц и 35 рисунков. Библиография включает 187 наименований советских и зарубежных авторов.