О кинетических эффектах в F-области ионосферы, возмущённой мощными радиоволнами

Рассмотрены некоторые эффекты, связанные с ускорением электронов высокочастотной плазменной турбулентностью при воздействии мощным радиоизлучением на F-область ионосферы. Для частот воздействия, далёких от кратного циклотронного резонанаса, найдены порог лавинообразного нарастания числа ускоренных частиц за счёт дополнительной ионизации и их стационарная плотность с учётом как турбулентного удержания электронов в ускоряющем слое за счёт рассеяния на плазменных волнах, так и столкновительного возврата их в ускоряющий слой. При частотах воздействия, близких к кратному циклотронному резонанасу, в результате ускорения формируется функция распределения быстрых электронов с существенной поперечной анизотропией, релаксация которой за счёт столкновений с заряженными частицами за пределами ускоряющего слоя приводит к появлению максимума по поперечным скоростям в хвосте распределения. Предложен механизм генерации спектральной компоненты искусственного радиоизлучения ионосферы broad upshifted maximum, связанный с циклотронной неустойчивостью ускоренных электронов с максимумом распределения по поперечным скоростям в области двойного резонанса, где частота волны накачки близка как к верхнегибридной, так и к кратной циклотронной частотам.

На английском языке

We consider effects related to the electron acceleration by high-frequency plasma turbulence in the ionospheric F-region modified by powerful radio waves. A threshold of the avalanche growth of the number of accelerated particles due to additional ionization was determined for pump-wave frequencies far from the multiple cyclotron resonance. The steady-state density of the accelerated electrons was found for the above pump-frequency values taking into account both turbulent trapping in the accelerating layer due to scattering of plasma waves and returning of electrons to this layer due to collisions. If the pump wave frequency is close to the multiple cyclotron resonance, fast electron distribution with significant transverse anisotropy is formed. Relaxation of this distribution outside the accelerating layer due to collisions with charged particles leads to the appearance of a maximum over transverse velocities in the tail of the distribution function. We propose a generation mechanism for the broad upshifted maximum feature in the spectrum of stimulated electromagnetic emission, which is related to the cyclotron instability of the accelerated electrons. The instability occurs in the double-resonance region in which the pump frequency is close to both the upper-hybrid and multiple-cyclotron frequency.