(о) - сод)

ш - ш

cog (o) -I- <o) / <o

В общем случае для произвольного значения G

А -hB sin2 е + В sin* 6 - С2 cos2 6

1)-\-Е siii2 О

А = 2S (S, + Sg),

=Л= + з) + 4.

Н = Шо - o) + j (Co - OI.

- Y (0 + o)] + - 4

0 ---::;:2

(21. 13)

(21.14)

(21.15)

(21.16)

), (21.17)

Если V ~ f, необходимо, как и выше, произвести в формулах (21. 17) замену (21. 6) -(21. 8).

Использование обобщенных формул п и ix при интерпретации экспериментальных данных может повлечь за собой значительное изменение получаемых на их основе данных о свойствах ионосферы.

Для иллюстрации на рис. 21.1 приведены три профиля N (z) области Z), полученные методом частичного отражения при обработке результатов измерений с помощью формул для (п-iv). Для различных формул {п-ix) профили N (z) заметно различаются.

Рис. 21.1. Высотпые профили N (z) области D ионосферы, полученные методом частичного отражения радиоволн при использовании коэффициентов преломления [602]

1 - без учета числа столкновений

2 - с учетом теплового движения

частиц для V - f; з~с учетом числа столкновений v для холодной плазмы (м ~ We)

.ci qo

Электронная концентрация N,cm

Влияние теплового движения частиц на коэффициент преломления и затухания волны растет с уменьпзением частоты падающей волны т. Это влияние сказывается сильнее, когда основную роль играют столкновения v между электронами и ионами. С уменьшением ш электрическое поле иадающей волны становится относительно более сильным и его влияние на плазму также увеличивается. Результаты расчета [13] для случая, когда амплитуда электрического поля Ео мала (поле можно считать слабым) и коэффициенты преломления и затухания волны не зависят от самой величины £ 0, приведепы на рис. 21. 2. Для столкновений электронов с нейтральными частицами (рис. 21.2, а)

кт

(21.18)

и для столкновений электронов с ионами (рис. 21.2, б)

2\/2 eNi

2j In fo.37 In (21.19)

изображены для изотропной плазмы зависимости отношений

(у2-У.2) -1

у. 2пу.

2по*о

(21.20)

где -у-в - диэлектрическая проницаемость; 2ггх4ло/<о; о - проводимость пла.змьт; п и х - коэффициенты преломления и затухания, рассчитанные кинетически с учетом влияния распределения скоростей движения частиц; щ ts. v-q - соответствующие значения для холодной плазмы.

При Яо=0 (см. гл. 1):

ш2 4ua п щ V

е = (?г2-х2) =1 -

Qj2 v2

2ед,

(21.21)

to (о2 -I- v2

В (21. 21) V в различных случаях выражается через (21. 18) или (21. 19).

ZD W

3/я Ч

3 \i

Рис. 21.2. Зависимости коэффициентов А , В и Л, В характсфилующих вдия1гис теплового движения частиц на диэлектрическую проницаемость и проводимость ионосферы, от ш/v [131

юг 5 1.0 г г, wz 5 ю

:Ш V,

/ё г 5 1,0

3 Ve

Рис. 21.3. Зависимости коэффициента А , характеризующего влияние теплового движения частиц па диэлектрическую проницаемость в сильном электрическом поле, от отношения <o/Vg [13]

Рис. 21.4. Зависимости коэффициента В , характеризующего влияние теплового движения частиц на проводимость с в сильном электрическом поле, от отношения <hg [13\

Из рие. 21.2 видно, что в пределе, когда co/v -> О, для столкновений с нейтральными частицалти (индекс п) и ионами (индекс i)

Л, * 1,1, В -1,Ь,

Л, 2,2, В,-3,8,

С увеличепием амплитуды электрического поля падающей волны характер его влияния на и и х существенно изменяется.

ffir рис. 21.3 и 21.4 приведены зависимости отношений

f( - )-l1 B =:-J, (21.23)

рассчитанные в [226] в сильном поле для v. В числителях (21. 23) величины лих зависят от амплитуды поля е. Мерой интенсивности поля является отношение

бкТтЪ (w2 + v2) (21.24)

Поле считается сильным, когда 7 1. В формуле (21. 24) Eq выражается в милливольтах на метр; 8 - доля энергии, передаваемая олектропом при соударении с ионами или нейтральными частицами; к - постоянная Вольцмана. При упругих соударениях Ь-2т1М.

Как это видно из рисунков, влияние амплитуды поля в ряде случаев весьз1а важно учитывать при интерпретации различных результатов опытов.

2. Отражение от слоев различного типа

Отралепие радиоволн от ионосферы тесным образом связано с основным свойством диэлектрической проницаемости ионосферы в-п-х. С увеличением высоты 6 сначала убывает, затем е принимает значение, равное нулю