Представлены результаты экспериментальных исследований ионосферных эффектов, возникающих при воздействии мощных КВ радиоволн от нагревного комплекса SPEAR на спорадический слой Es полярной ионосферы. Эксперимент проводился 2 марта 2007 г. одновременно в двух пространственно-разнесенных пунктах: в пос. Баренцбург (арх. Шпицберген, на удалении порядка 40 км от комплекса SPEAR) и на обсерватории “Горьковская” вблизи г. С.-Петербург, расположенной на расстоянии около 2000 км от SPEAR. В Баренцбурге выполнялись измерения распределений интенсивности нагревного сигнала в полосе частот 100 кГц. На обсерватории “Горьковская” проводились наблюдения методом ракурсного рассеяния диагностических КВ сигналов на мелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностях. По результатам анализа экспериментальных данных, полученных в Баренцбурге, обнаружено возникновение широкополосной “шумоподобной” компоненты и появление дополнительных максимумов в спектре нагревного сигнала. Интенсивность широкополосного излучения превышала уровень шума в 1.5–3 раза. Дополнительные максимумы формировались как при положительных, так и отрицательных отстройках по частоте относительно частоты нагревного сигнала и наблюдались, когда частота нагрева была меньше критической частоты слоя Es, т.е. мощная КВ радиоволна отражалась от Es. Получено выражение для определения смещения по частоте дополнительного максимума в спектре нагревного сигнала на высотах E-области ионосферы с учетом частоты соударений ионов и электронов. Результаты регистрации спектров нагревного сигнала сопоставлены с данными наблюдений мелкомасштабных искусственных ионосферных неоднородностей и результатами траекторного моделирования сигналов, рассеянных на рассматриваемых неоднородностях. Анализ и интерпретация результатов наблюдений выполнялись с учетом магнитных и ионосферных данных, характеризующих фоновую геофизическую обстановку.

The results of the experimental studies of the ionospheric effects originating under the action of high-power HF radiowaves, emitted by the SPEAR heating facility into the sporadic Es layer of the polar ionosphere, are presented. The experiment was performed on March 2, 2007, simultaneously at two spaced points: Barentsburg (Spitsbergen, a distance of about 40 km from the SPEAR facility) and Gor’kovskaya observatory near St. Petersburg, located at a distance of about 2000 km from SPEAR. The distributions of the heating signal intensity in the 100 kHz frequency band were measured in Barentsburg. Bistatic backscatter of diagnostic HF signals by small-scale artificial ionospheric irregularities was observed at Gor’kovskaya observatory. Based on an analysis of the experimental data obtained in Barentsburg, it has been found out that a broadband noise-like component originated and additional maximums appeared in the heating signal spectrum. The broadband emission intensity was a factor of 1.5–3 as high as the noise level. The additional maximums were formed in the regions of the positive and negative frequency shift relative to the heating signal frequency and were observed when the heating frequency was lower than the critical frequency of the Es layer; e.g., a high-power HF radiowave reflected from Es. The expression for determining the frequency shift of the additional maximum in the heating signal spectrum at altitudes of the ionospheric E region, taking into account the ion-electron collision frequency, has been obtained. The heating signal spectrum registration was compared with the observations of small-scale artificial ionospheric irregularities and the trajectory modeling of signals scattered by the considered irregularities. The observation results have been analyzed and interpreted taking into account the magnetic and ionospheric data characterizing the background geophysical conditions.