В ионосфере (магнитоактнвной среде) без учета влияния движения ионов интенсивность излучения электрона равна [613]:

(i. 23 sin 6) + /; (sn sin ej dQ, (23. 34)

где индексы (1, 2) обозначают соответственно обыкновенную и необыкновенную волны, коэффициенты пре,ггомления которых определяются с помощью формулы (1.6):

= (1,2) COS е + Y2, sin О,

-2 (tOg/o>) (1 - ы2/ 2) COS е

(ш,/ )2 sm2 е ± V( /W)* Sin е -Ь 4 (о.я/ш)2 [1 - (шо/ш)21 C0s2 6 * (23. 35)

-sin 6 (шд/ш) (ыо/ ) + -(1,2) ( / ) ( о/ ) os 6

1 - (a) w)2 - (ыо/о)2 [1 - ( я/ш)2 C.0S2 6]

ПрИ-il, 2)~Sin6<1

Л 7 е ?,1> (-7-1.2)\ (1.21

1(1,2)-2 r,5m2 V 2 } 2 >

з(1,2)=2-#Ы (3 4-<2))sine -.

(23.36)

Сравнение (23. 36) с (23. 27) показывает, что формулы (23. 37) отличаются от них угловыми множителями, которые обусловлены влиянием плазмы.

Спектр черепковского излучения электрона, скорость движения которого > с/и, - непрерывный, и в изотропном случае (Я=0) (см. 16131) имеет вид

(23.37)

Излучение происходит главным образом в окрестности углга 0=.агс cos (с/Уотг), в створе угла

с \ dn

(23. 38)

С учетом влияния магнитного поля {Н=уО) интенсивность черепковского излучения прецессирующего электрона, движущегося также с поступательной скоростью 10, равна

= vjc, 3jj,2, COSе - к,, sin е.

(23.39)

§ 24. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основным экспериментальным средством получения информации о числе столкновений, коэффициентах поглощения и других эффектах затухания; или усиления электромагнитных волн в ионосфере служат различные радиометоды. В течение многих лет экспериментальные методы исследования перечисленных величин были косвенными. Получаемые результаты основывались на анализе амплитуды радиоволн, отраженных от ионосферы. Естественно, что такие методы позволяли главным образом исследовать лишь нижнюю половину ионосферы. Некоторые данные об указанных величинах для внешней ионосферы были получены из результатов наблюдений за радиоизлучением Сол1ща или нри анализе свистяпщх атмосфериков.

В последние годы наблюдения за радиоволнами, непосредственно излучаемыми в ионосфере па ракетах или ИСЗ, значительно расширили экспериментальные возможности исследования рассматриваемых свойств ионосферы. Однако, как уже говорилось, в этой проблеме приходится сталкиваться с рядом еще малоизученных в ионосфере явлений, и лишь дальнейшее развитие экспериментальных методов (не обязательно радиомстодон) позволит лучше разобраться в этих вопросах.

В этом параграфе описаны лишь некоторые используемые радиометоды и ряд полученных с их помощью результатов о поглощении радиоволн и числе столкновений в ионосфере.

Для определения коэффициента отражения от ионосферы при импульсном зондировании широко используются сравнительные измерения амплитуд отраженных сигналов различной кратности, обозначаемых в дальнейшем через Да и т. д. При этом

:Й2 .РР (РР)2 /од .V

i?i ~~2 R- 3 ♦ * >

где. р - коэффициент отражения от Земли, а множители 1, /д и показатели степени у (рр) появляются вследствие увеличения пути распростра!не-ния волны соответственно в 2, 3 раза и т. д. при многократных отражениях волны.

Из (24. 1) непосредственно следует

При использовании формул (24. 1) и (24. 2) необходимо учитывать рассмотренные в § 21 и 23 эффекты, часто существенным образом влияющие на поведение амплитуд отраженных от ионосферы радиоволн.

Измерения коэффициента отражения нри использовании одновременно данных об их групповом пути L позволяют также определять число столкновений в ионосфере.

Анализ формулы (22.7) показывает, что в области частот, где играет роль поглощение в отклоняющей области, нри малых изменениях частоты, вариация -In р главным образом определяется изменением второго члена (22.7), так как здесь быстро изменяется fJ. Действительно,

d (-In р) ~ {dD - db); (24. 3)

V - среднее значение v в области высот Zi - z = Дг, где соответственно отражаются волны с частотой v\ и (< ! - а\=т). Поскольку при этом ALAL, то получается простое соотношение

Д(-1пр)л; Д£, (24./j)

и используя соотношения

имеем

d{Lf)=:Ldf, (24.7)

d{f]np)fl-dL. (24.8)

Формулы (24. 3) и (24. 8) непосредственно приводят к графическому способу определения v. Действительно, для двух частот и Д имеем

Л 1п р, - /,1п р,=- [/, (/.; - L,) - /, (L; - L,)], (24. 9)

а поскольку

L,f,-L,f,= \Ldf,

{UL,f,L[)~-\L,dJ

==5, (24.10)

где S - площадь, заштрихованная на рис. 24.1, который иллюстрирует, как по эксперий1ентальным кривым / In ри L (/) опреде.чяется значепие v [618].

Описанные методы определения а и v по своей сути - интегральные методы; они подвержены влиянию ряда побочных эффектов при прохождении радиоволн через всю толщу ионосферы от области отражения до наблюдателя.

Рассмотрим дифференциальный метод радиоизмерений затухания радиоволн, который осуществляется при использовании высотных ракет и ИСЗ.

Сначала рассмотрим случай радиальной (относительпо точки наблюдения) траектории движения ракеты; для простоты движение строго вертикальное. Тогда, осуществляя раздельно измерения относительных амплитуд R и R обыкновешюй и необыкновенной волн, из;1учаемых с ракеты на одной частоте, имеем

1 - - Т ? -ndz- In В, (24.11)

где у-° и х - соответственно коэффициенты затухаЕШЯ обеих волн, а постоянный множитель В характеризует относительпуго интенсивность их излучения. Непрерывные наблюдения за величиной In (/?** ? ) позволяют, таким образом, определять разность коэффициентов затухания

аналогично тому, как измерения разности фаз определяют разность коэффициентов прелохмления этих полп п конечном интервале высот Az. Из.меряя

непосредственно определяющее значение v из экспериментальных кривых -1пр и и, построенных в зависимости от частоты (рис. 24.1). Выведем формулу (24. 4) несколько иначе. Переписав (24. 3) в виде

~d{f\np) = d{fL-fL) (2/1.5)