Nagrzewnica jonosferyczna - Ionospheric heater

Jonosferycznej grzejnik , lub jonosferycznej obiektu pompa HF jest silny nadajnik fal radiowych z szeregiem anten , które stosuje się do badania zaburzeń plazmowego jonosfery i górnej warstwie atmosfery. Nadajniki te działają w zakresie wysokich częstotliwości (HF) (3-30 MHz), przy których fale radiowe odbijają się od jonosfery z powrotem do ziemi. Dzięki takim obiektom szereg zjawisk turbulencji plazmy może być wzbudzanych z ziemi w sposób częściowo kontrolowany, w warunkach, w których jonosfera jest naturalnie cicha i nie jest zakłócana przez np. Zorzę polarną. Ten typ badań z reakcją na bodziec uzupełnia pasywne obserwacje zjawisk wzbudzonych naturalnie, aby dowiedzieć się więcej o jonosferze i wyższych warstwach atmosfery.

Badane zjawiska turbulencji plazmy obejmują różne rodzaje oddziaływań fal nieliniowych, w których różne fale w plazmie łączą się i oddziałują z transmitowaną falą radiową, formowanie się i samoorganizację włókienkowych struktur plazmy, a także przyspieszanie elektronów. Turbulencje są diagnozowane na przykład przez niespójny radar rozpraszający , wykrywając słabe emisje elektromagnetyczne z turbulencji i emisji optycznej. Emisje optyczne wynikają ze wzbudzenia atomów i cząsteczek atmosfery przez elektrony, które zostały przyspieszone w wyniku turbulencji plazmy. Ponieważ proces ten jest taki sam jak w przypadku zorzy polarnej , emisja optyczna wzbudzana przez fale HF jest czasami określana jako sztuczna zorza polarna, chociaż do wykrywania tych emisji potrzebne są czułe kamery, co nie ma miejsca w przypadku prawdziwej zorzy polarnej.

Pompy jonosferyczne HF muszą być dostatecznie mocne, aby zapewnić możliwość badań turbulencji plazmy, chociaż każda fala radiowa propagująca się w jonosferze oddziałuje na nią poprzez ogrzewanie elektronów. To, że fale radiowe wpływają na jonosferę, zostało odkryte już w latach trzydziestych XX wieku dzięki efektowi Luksemburga . Chociaż obiekty badawcze muszą mieć potężne nadajniki, strumień mocy w jonosferze dla najpotężniejszego obiektu (HAARP) wynosi poniżej 0,03 W / m ² . Daje to gęstość energii w jonosferze, która jest mniejsza niż 1/100 gęstości energii cieplnej samej plazmy jonosferycznej. Strumień mocy można również porównać ze strumieniem słonecznym na powierzchni Ziemi wynoszącym około 1,5 kW / m ² . Podczas zorzy polarnej generalnie nie można zaobserwować efektów jonosferycznych w urządzeniach z pompą HF, ponieważ moc fal radiowych jest silnie absorbowana przez naturalnie ogrzewaną jonosferę.

Obecne instalacje pomp wysokiej częstotliwości

• EISCAT-Heating obsługiwane przez European Incoherent Scatter Scientific Association ( EISCAT ) w Ramfjordmoen niedaleko Tromsø w Norwegii , zdolne do przesyłania 1,2 MW lub ponad 1 GW [1] [2] efektywnej mocy promieniowanej (ERP).
• Elektrociepłownia jonosferyczna Sura w Wasilsursku koło Niżnego Nowogrodu w Rosji , zdolna do przesyłania mocy 750 kW lub 190 MW ERP.
• Program Aktywnych Badań Zoologicznych Wysokich Częstotliwości (HAARP) na północ od Gakona na Alasce , zdolny do transmisji 3,6 MW lub 4 GW ERP.

Zamknięte pompy HF

• Obserwatorium Arecibo posiadało również obiekt HF do modyfikacji jonosferycznych. Arecibo zostało wycofane ze służby w 2020 roku.
• Obserwatorium wysokiej mocy Auroral Stimulation Observatory HIPAS Observatory na północny wschód od Fairbanks na Alasce, zdolne do transmisji 1,2 MW lub 70 MW ERP.
• Grzejnik jonosferyczny Islote , działający do 1998 roku, zlokalizowany w Islote .
• Platteville Atmospheric Observatory (wstrzymało badania nad grzejnikami jonosferycznymi, ale nadal działa jako obserwatorium atmosferyczne).
• SPEAR (Space Plasma Exploration by Active Radar) to instalacja obsługiwana przez UNIS ( Centrum Uniwersyteckie na Svalbardzie ) sąsiadująca z obiektami EISCAT w Longyearbyen na Svalbardzie , zdolna do przesyłania 192 kW lub 28 MW ERP.

Bibliografia