Plasma Physics ReportsPlasma Physics ReportsФизика плазмы0367-29213034-6371The Russian Academy of Sciences69286910.31857/S0367292125060079SPACE PLASMAКОСМИЧЕСКАЯ ПЛАЗМАResearch ArticleExperimental simulation of the features of propagation of auroral kilometric radio emission in inhomogeneous magnetoplasmaЭкспериментальное моделирование особенностей распространения аврорального километрового радиоизлучения в неоднородной магнитоактивной плазмеGalkaA. GГалкаА. Гgalasnn@ipfran.ruKostrovA. VКостровА. ВMalyshevM. SМалышевМ. СInstitute of Applied Physics named after A.V. Gaponov-Grekhov RASИнститут прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН15062025516VOL 51, NO6 (2025)ТОМ 51, №6 (2025)64365111102025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0367-2921/article/view/692869

The high-frequency wave propagation in homogeneous and inhomogeneous plasma at frequencies close to electron cyclotron resonance has been laboratory simulated. In the experiment the electron cyclotron frequency is higher than the plasma frequency but lower than the radiation frequency, which corresponded to the conditions of the propagation of auroral kilometric radio emission in the Earth's magnetosphere recorded by high-orbit satellites at a large distance from the generation region. The features of channeling magnetoplasma modes in an artificial magnetically oriented low-density plasma duct are studied. Experimental results show that plasma irregularities with transverse dimensions smaller than the wavelength in vacuum are effective channels for the transfer of fast waves along the magnetic field.

Проведено лабораторное моделирование распространения высокочастотных волн в однородной и неоднородной плазме на частотах вблизи электронного циклотронного резонанса. В эксперименте электронная циклотронная частота была больше плазменной, но меньше частоты излучения, что соответствовало условиям распространения в магнитосфере Земли аврорального километрового радиоизлучения, регистрируемого высокоорбитальными спутниками на большом расстоянии от области генерации. Исследуются особенности каналирования собственных волн магнитоактивной плазмы в искусственном магнитоориентированном дакте плотности с пониженной концентрацией. Экспериментальные результаты показывают, что плазменные неоднородности с поперечными размерами меньше длины волны в вакууме являются эффективными каналами переноса быстрых волн вдоль магнитного поля.

auroral kilometric radio emissionelectron cyclotron resonancemagnetoplasmarefractive index surfacelow-density plasma ductfast wavesplasma wave channelingавроральное километровое радиоизлучениеэлектронный циклотронный резонансмагнитоактивная плазмаповерхность показателей преломлениядакт пониженной плотности плазмыбыстрые волныканалирование волн в плазмеРабота выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект 24-12-00459)Zarka P. // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. P. 20159. https://doi.org/10.1029/98JE01323Burke B.F., Franklin K.L. // J. Geophys. Res. 1955. V. 60. P. 213. https://doi.org/10.1029/JZ060i002p00213Smith A.G., Carr T.D. // Astrophys. J. 1959. V. 130. P. 641. https://doi.org/10.1086/146753Brown L.W. // Astrophys. J. 1975. V. 198. P. L89. https://doi.org/10.1086/181819Gurnett D.A. // J. Geophys. Res. 1974. V. 79. P. 4227. https://doi.org/10.1029/JA079I028P04227Чугунин Д.В., Чернышов А.А., Моисеенко И.Л., Викторов М.Е., Могилевский М.М. // Геомагнетизм и аэрономия. 2020. Т. 60. С. 566. https://doi.org/10.31857/S0016794020040033Бенедиктов Е.А., Гетманцев Г.Г., Митяков Н.А., Рапопорт В.О., Сазонов Ю.А., Тарасов А.Ф. // Исследования космического пространства: труды всесоюзной конференции по физике космического пространства. Москва, 1965 / Ред. Г.А. Скуридин. М.: Наука, 1965. С. 581.Dunckel N., Ficklin B., Rorden L., Helliwell R.A. // J. Geophys. Res. 1970. V. 75. P. 1854. https://doi.org/10.1029/JA075i010p01854Wu C.S., Lee L.C. // Astrophys. J. 1979. V. 230. P. 621. https://doi.org/10.1086/157120Истомин Я.Н., Похотелов О.А., Хабазин Ю.Г. // Геомагнетизм и аэрономия. 1985. Т. 25. С. 272.Calvert W. // Geophys. Res. Lett. 1981. V. 8. P. 1159. https://doi.org/10.1029/GL008i011p01159Melrose D.B., R¨onnmark K.G., Hewitt R.G. // J. Geophys. Res. 1982. V. 87. P. 5140. https://doi.org/10.1029/JA087iA07p05140Wagner J.S., Lee L.C., Wu C.S., Tajima T. // Geophys. Res. Lett. 1983. V. 10. P. 483. https://doi.org/10.1029/GL010i006p00483Малышев М.С., Назаров В.В., Костров А.В., Галка А.Г. // Письма ЖЭТФ. 2019. Т. 110. С. 237. https://doi.org/10.1134/S0370274X19160057Louarn P. // Geospace Electromagnetic Waves and Radiation. Lecture Notes in Physics, V. 687 / Eds. LaBelle J.W., Treumann R.A. Berlin, Heidelberg: Springer, 2006. P. 55. https://doi.org/10.1007/3-540-33203-0_3Буринская Т.М., Рош Ж.Л. // Физика плазмы. 2007. Т. 33. С. 32.Могилевский М.М., Романцова Т.В., Ханаш Я., Буринская Т.М., Шрайбер Р. // Письма ЖЭТФ. 2007. Т. 86. С. 819.Могилевский М.М., Моисеенко И.Л., Романсова Т.В., Ханаш Я., Буринская Т.М., Чугунин Д.В. // Письма ЖЭТФ. 2011. Т. 93. С. 359.Зудин И.Ю., Айдакина Н.А., Гущин М.Е., Заборонка Т.М., Коробков С.В., Костров А.В. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. С. 1018. https://doi.org/10.7868/S0367292117120083Karpman V.I., Kaufman R.N. // J. Plasma Phys. 1982. V. 27. P. 225. https://doi.org/10.1017/s0022377800026556Лихтер Я.И., Молчанов О.А., Чмырев В.М. // Письма ЖЭТФ. 1971. Т. 14. С. 475.Заборонка Т.М., Костров А.В., Кудрин А.В., Тихонов С.В., Тронин А.В., Шайкин А.А. // ЖЭТФ. 1992. Т. 102. С. 1151.Заборонка Т.М., Костров А.В., Кудрин А.В., Смирнов А.И., Шайкин А.А. // Изв. вузов. Радиофизика. 1996. Т. 39. С. 192.Заборонка Т.М., Костров А.В., Кудрин А.В., Шайкин А.А. // Изв. вузов. Радиофизика. 1998. Т. 41. С. 384.Calvert W. // Geophys. Res. Lett. 1982. V. 9. P. 56. https://doi.org/10.1029/GL009i001p00056Колпак В.И., Могилевский М.М., Чугунин Д.В., Чернышев А.А., Моисеенко И.Л. // Солнечно-земная физика. 2024. Т. 10. С. 21. https://doi.org/10.12737/szf-101202403Galka A.G., Yanin D.V., Kostrov A.V., Priver S.E., Malyshev M.S. // J. Appl. Phys. 2019. V. 125. P. 124501. https://doi.org/10.1063/1.5082169Галка А.Г., Малышев М.С., Костров А.В. // Изв. вузов. Радиофизика. 2022. Т. 65. С. 609. https://doi.org/10.52452/00213462_2022_65_08_609Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. 2-е изд., перераб. М.: Наука, 1967. 683 с.Ефимов И.Е., Шермина Г.А. Волноводные линии передачи. М.: Связь, 1979. 231 с.