1. Радиозондирование внешней ионосферы

Одна из первых высотно-частотных характеристик, полученных при зондировании внешней ионосферы со спутника Алуэтт [2501 вскоре после его запуска (29ЛХ 1962 г.), показана на рис. 2.1. Характеристика имее! гладкие ветви обыкновенной (о) и необыкновенной {х) волн, а также отдельные вертикальные выступы S. Другие вертикальные и горизонтальные полосы или пятна на осдил-лограмме следует отнести за счет техники измерений, помех или рассеяния на мелкомасштабных ионизованных облаках. Эта характеристика получена для спокойного состояния ионосферы в умеренных широтах.

Ход ветвей (о) и {х), как и в рассмотренных в § 1 характеристиках, описывает зависимость действующей высоты z, иначе говоря, группового пути волны L~ciS.l [см. (1. 35)] от частоты между областью излучения (высота орбиты спутника) и областью ионосферы, расположенной ниже, где BOJfMbi соответствующей частоты отражались. При этом нрсдпо.пагается (по-видимому, это действительно часто бывает в условиях спокойной ионосферы), что распространение волны происходит вдоль вертикальной траектории, т. е. происходит вертикальное отражение.

Как мы видели, для обыкновенной волны условие отражения 1см. (1. 9)] уг = 0 (или 1? ) = !) или с учетом соударений [см. (1. 18)J г- - к[<) = 0. Возможны две необыкновенные волны. Во внешней ионосфере они сразу же разрешаются на высотно-частотной характеристике вблизи излучателя, поскольку при заданном значении электронной концентрации N ветвь

[индекс {х)\, для которой 1?<) = 1 частоты отражаемой волны.

и.

[см. (1. 13) [ соответствует значению

2 / 4

=0, для которой i;()l-fWo [индекс (z)l, соответствует

(2-1)

а другая ветвь п-значспию

+ < <

(2.2)

г ЮГ!

4ucmor,fa Мгц

Рис. 2.1. Высотно-частотная характеристика спокойной внешней ионосферы Сняты на ИСЗ Алуэтт I на лысоте 2 = 1017 км

l, 2

2 + 0)

- cof/O) cos б.

(2.4)

Они определяют частоты резонансных колебаний в плазме и подробнее анализируются в дальнейшем. Ветвь (z) характеристики соответствует высокочастотной области частот ooj и определяется из (2. 4) для знака плюс корня. Когда Vf,-> i>f, затухание волны сильно возрастает и ветвь (z) обрывается на высотно-частотной характеристике при значении = r:Ne/moi(. Зависимость (z) характеристики от частоты получается крутой, поэтому ветвь (z), по-видимому, иногда путают на характеристиках с выступами S.

Ниже, на рис. 2.10 (стр. 57) приведена высотно-частотная характеристика, полученная на спутнике Алуэтт П , на которой четко зарегистрированы все три ветви отраженных волн. Дополнительная ветвь отражений (z), отмеченная на этой же характеристике вблизи ветви (z), соответствует, по мнению авторов [825], наклонному отражению необыкновенной волны z от нижележащих областей ионосферы. Обе ветви (z) и (s), как это видно из рисунка, естественпо, резко обрываются па частоте ш-ш, когда Wg-* оо.

Выступы S на характеристике образованы колебаниями, вызванными резонансным возбуждением ионосферной плазмы, в частности, гирорезонан-сом электронов {(х>~ш).

На высотпо-частотной характеристике, показанной на рис. 2.2, автор работы [2511 отметил гирорезонансы до (о:1бо). Высота выступов (их

: ti/i

Рис. 2.2. Высотно-частотная характеристика внешней ионосферы, па которой заметны выступи на гирорезонансных частотах 2/ 4/, . . ., 16/

Таким образом, ветвь необыкновенной волпы {х) начинается правее обыкновенной волны (о), а ветвь (z) левее нее. Однако ветвь (z) не всегда легко обнаружить и идентифицировать на высотпо-частотной характеристике. Связано это с тем, что (z) волна может распространяться в более узком интервале значений v со/со, т. е. до тех пор, пока Vq не удовлетворяет условию

при котором Wg- оо и знаменатель (1. 8) обрагцается в нуль. Значению соответствуют два значения частоты:

IbuO

частота мгц

1090

: Ofi 152025 35 mi 55 GiIfiXS Частота Мгц :

590 к

tO(>J

астата, л?й

Рис. 2.3. Высот110-част{)ти1.то характеристики внешней ионосферы Сняты на ИСЗ Алуэтт I : а - полдегть; П - предвечерние часы; е - ночь

протяженность по вертикальной оси характеристик, на которой отложена действующая высота z - cAt) определяет время т существования резонансных колебаний соответствующей частоты, а толщина и форма выступов (ширина по частоте на различных уровнях) зависит от интенсивности резонансных колебаний плазмы. Вопрос о рсзопаисах в плазме рассмотрен ниже.

Высотно-частотные характеристики, приведенные на рис. 2.3, получены для одного и того же пункта 2521 с ().,дсиь (в период, п.шзкпп к равно-