VI [/ (cf, - oos2 6) - Qj (co-, - Ql)

в изотропной среде

(3.71)

Формула (3.71) показывает, что для быстрой полны, спектр которой

0) с=: йя- Vo + 1 первоначально вектор и прижимается к jfiTp, однако при (Oj -> направление и все ближе совпадает с fe. Нап})авление г* медленной волны близко совпадает с Hq вплоть до значений угла О, мало отличающихся от 7i:/2.

\ 3. Некоторые экспериментальные результаты

и методы их анализа

Источники НЧ волн, которые обычно используются для изучения свойств приземной плазмы, главным образом естественного происхождения - молниевые разряды или собственное излучение плазмы. Отдельные исследования проводились такне с помощью длинноволновых радиостанций, однако они играют лишь малую роль в этих работах.

Электронные, ионные (ПЧ, СНЧ) и гидромагнитные (УНЧ) свисты. Электромагнитный сигнал, излучаемый каждым молниевым разрядом около земной поверхности, образует у основания ионосферы пакет электронных необыкновенных НЧ волн. Этот пакет волн может затем распространяться с малым затуханием вдоль силовых линий магнитного поля Земли, проходящих у основания ионосферы через область, освещаемую этим сигналом. Поэтому, канализируясь, в зависимости от различных условий вдоль одного или нескольких направлений это излучение приходит в виде одного или нескольких сигналов в симметричную месту излучения область основания ионосферы, лежащей па другом конце, грубо говоря, силовой линии магнитного поля, т. е. в противоположное источнику волн полушарие Земли (см. рис. 3.6). Поскольку НЧ волны, составляющие этот сигнал, имеют большую дисперсию в ионосфере и распространяются по длинным путям, частота сигнала изменяется сильно во времени. На слух первоначально слышен высокий топ, а затем низкий тон сигнала. Поэтому такие сигналы названы свистящими атмосфериками. В некоторых случаях свистящий атмосферик отражается около Земли или в ионосфере в области магнитосопряженной точки и, пройдя двойной путь вдоль силовой линии, регистрируется в окрестности источника - грозового 1)азряда. Такие факты лтожно легко заметить, когда единичный грозовой разряд ассоциируется уверение в точке приема с сигналом свистящего атмосферика. Наблюдались также многократные свистящие атмосферики. Когда максимальная частота пакета НЧ волн, образующих сигнал, удовлетворяет условию oj < cos 0 [см. (3. 10)1, где ojj - гирочастота в апогее траектории его распространения, свистящий атмосферик имеет одну ветвь.

На рис. 3.6, а приведена сонограмма (зависимость времени запаздывания от частоты) такого единичного свистящего атмосферика. Вертикальные штрихи - атмосферики или ближние грозовые разряды. Когда в некоторой области частот пакета волн ш oj cos 0, свистящий атмосферик имеет две

Для ионно-звуковых квазипродольных волн, описываемых дисперсионным уравнением (3. 35):

I. Ситшл (ваш. СМ1Л, 1р~Ц8Х,. ц\-54% , 13ьЭг)

Рис. 3.6. Сонограммы обычного (а) и носового (б) свистящи. атмосферхншв шд -носовая частота; оо - частота гирорезокансного обрезания

ветви, так как его время группового запаздывания двузначно (рис. 3.6, б). Такие сигналы называются носовыми свистами, а частота с минимальным

временем запаздывания - носовой частотой.

Естественно, что носовые свисты наблюдаются на траекториях с более высоким апогеем, т. е. на более высоких широтах. Обрезание носового свиста на максимальной частоте обусловлено, как предполагают, влиянием теплового движения частиц; оно происходит за счет гирорезонанса на частоте 0), удовлетворяющей условию (2.43) (дляя=1)- Затухание волны вблизи (Uj. описывается декрементом и коэффициентом и [см. (2. 30) и (2. 31)].

Такое представление о гирорезонансном обрезании носовых свистов было использовано для определения температуры и распределения скоростей электронов в апогее их траектории [277, 280]. Однако уже в ранних работах высказывалось предположение, а в дальнейшем было ноказано 1805, 806], что распространение электронных свистов часто происходит в результате захвата НЧ волн в продолговатые неоднородные ионизованные образования, ориентируемые в ионосфере вдоль силовых линий магнитного поля Земли. В пользу этого предположения свидетельствуют такие важные экспериментальные факты, как очень малое затухание свистов и их тонкая структура.

Часто свисты разбиваются на отдельные компоненты с одинаковыми, близко расположенными друг к другу характеристиками ш= ю (t), что указывает на наличие нескольких изолированных путей распространения пакетов НЧ волп вдоль одной силовой трубки. При этом показано, что условия захвата пакетов НЧ волн в неоднородные каналы приводят к обрезанию пакета волп иа частоте (fjj где о) - гирочастота электронов в апогее траектории волны, в области, где силовая линия проходит над магнитным экватором.

В одной из последних работ [823] статистическая обработка 541 сонограммы электронных свистов, наблюденных в Антарктике, показала, что в 68-75% случаев действительно частота обрезания 0,48--0,54 ю.

Интересно отметить, что в этих же опытах в окрестности частот 0,5 со в ряде случаев зарегистрировано собственное излучение плазмы под воздействием сигналов радиостанции, частота которой была близка к 0,5 шяо [824].

Таким образом, можпо уже с уверенностью считать, что во многих случаях обрезание электронных свистов на максимальной частоте Ющах с есть эффект, определяемый условиями распространения НЧ волн во внешней ионосфере и магнитосфере.

V,-

15 Hiui 8bmefHrm8u л?. ?5S

; сен

Рис. 3.7. Улектронные свисты (свистящие атмосферики)

с - зарегистрированные па ИСЗ над истичииком (грозовой разряд); б - вблизи [иагнитосопряжсиной ему точки

Рис. 3.8. Осциллограммы элек-тро71ных свистов (свистящих атмосфериков), на которых зарегистрировано их обрезание на минимальных частотах