Моделирование динамики отражения и поглощения радиоволн в плавно неоднородной плазме при электромагнитном возбуждении сильной ленгмюровской турбулентности

Работа инициирована экспериментами по изучению особенностей самовоздействия радиоволн наземного передатчика в ионосферной плазме на стадии электромагнитного возбуждения ленгмюровской турбулентности (ленгмюровского эффекта). Акцент сделан на изучении влияния «самосогласованного» бесстолкновительного поглощения радиоволн ленгмюровской турбулентностью, развивающейся в условиях разбухания поля падающей волны в резонансной области плавно неоднородной плазмы, на динамику отражения радиоволны. Для высокой интенсивности падающего излучения получены электродинамические характеристики слоя нелинейной плазмы с линейным невозмущённым профилем концентрации с различными особенностями развития поглощения. Проведены расчёты в условиях «мягкого» и «жёсткого» режимов возникновения поглощения, а также гистерезисных режимов с различающимися в несколько раз порогами «включения» и «выключения» затухания. Разработанные алгоритмы и результаты работы могут послужить основой более адекватного и детального численного моделирования для интерпретации экспериментальных данных, полученных на стадии ленгмюровского эффекта в ионосфере.

На английском языке

Modeling of the Dynamics of Radio Wave Reflection and Absorption in a Smoothly Ionomogeneous Plasma with Electromagnetically Driven Strong Langmuir Turbulence

Kochetov A.V.

This work was initiated by experiments on studying the self-action of radio waves incident on the ionosphere from a ground-based trasmitter at the stage of electromagnetic excitation of Langmuir turbulence (Langmuir effect). The emphasis is placed on the impact of "self-consistent" collisionless absorption of radio waves by the Langmuir turbulence, which develops when the incident-wave field swells in the resonant region of a smoothly inhomogeneous plasma, on the dynamics of the radio wave reflection. Electrodynamic characteristics of the nonlinear-plasma layer, which has a linear unperturbed profile of the plasma density, with different features of the absorption development are obtained for a high-intensity of the incident radiation. Calculations of "soft" and "hard" regimes of the absorption occurrence, as well as hysteresis modes in which the damping switch-on and off thresholds differ several times, are carried out. The algorithms we devised and the results of the study can serve as the basis for a more adequate and more detailed numerical simulation for interpretation of the experimental data obtained at the stage of the Langmuir effect in the ionosphere.