,Ллуттг\ Высота 1000км , 1963г

время.

ВОсвк.. , Инднгуи бьшота if 00 - S00 км , W 6g г

Время - С.

Рис. 3.22. Сонограммы низкочастотного излучения приземной плазмы, регистрируемого около поверхности Земли и па ИСЗ

а-G - непрерывное излучение типа белого шума; г - излучение прерывистой структуры - отдельные пакеты волн; 0 - продольные ионно-звуковыс волны

пые используются также для оценки ионной температуры, если известна высотная зависимость электронной концентрации 13081. Другой тип обрезания СНЧ излучения к УПГ диапазоне частот нри o)<Q показан на рис. 3.23 внизу. Это обрезание [2981 обусловлено тем, что принимаемое на ИСЗ излучение, приходящее сверху, изменяет в многокомпонентной плазме на частоте (Од2, которую можно назвать частотой пересечения , если коэффициенты преломления пщ [см. (3.20)], знак поляризации. Поэтому могут приниматься только волпы частотой шш<;ш2, которые на высоте ИСЗ отражаются, если 7ii(< i) -О (см. рис. 3.1).

Соответствующая обработка экспериментальных данных, естественно, может служить методом определения различных параметров ионосферы.

1Ш Глава первая. Структура ионосферы. Радиометоды ее исследований.

Ализтт Г , iSSa

Рис. 3.23. Низкочастотное излучение плазмы, зарегистрированное на ИСЗ, которое борезается

На нижней гибридной частоте (а) и на так называемой частоте пересечения со,г (б)

В многочисленных опытах на спутниках наблюдалось излучение УНЧ и СНЧ поперечных волп типа непрерывного излучения, начиная от нескольких сот герц до 5-10 кгц и выше, а прерывистое излучение - в килогерце-вом диапазоне частот (см. рис. 3.22, г) [2971. Часто на этих частотах регистрируются также ионно-звуковые продольные волны. На внешней окраине ионосферы и в магнитосфере частота непрерывного излучения и дискретных сигналов изменяется от долей до нескольких сот герц. Примерно ниже 10 гг дискретные сигналы представляют собой волновые пакеты шириной в несколько герц [836, 845 , 846].

В последнее время установлено, что поток (вектор Пойптинга) регистрируемых на спутнике поперечных волн направлен почти всегда сверху вниз, т. е. излучение приходит сверху [840, 844]. В тех случаях, когда сигналы идут снизу вверх, они слабее, что указывает на то, что это отраженные от нижележащих областей ионосферы волны, приходящие сверху.

Типы и направление приходящих волн определялись в описанных опытах из измерений различных компонент электрического Е и магнитного Н полей волны. Б некоторых опытах с помощью зондов одповремешю определялся коэффициент преломления п. Результаты этих опытов позволяют таким образом проверять выполнимость для поперечных волн соотношения Е=с Hjn и равенства потоков энергии

We = Им = с~п = -

т. е. соотношении

3-10-1

кг (в/м)

Я{Т)

Е [в/м.)

3 . 10-3 Я2(7)

(3. 82)

где напряженность магнитного и электрического полей выражены в гаммах и вольтах на метр, а ноток энергии - в ваттах на квадратный метр.

Подобные измерения позволили также установить, что выше нижней гибридной частоты наблюдаемые волны преимуш;ественно поперечные. Вместе с тем можно было бы ожидать, что выше нижней гибридной частоты возбуждаются волны, соответствуюш;ие резонансной ветви ( а продольных волн холодной плазмы (см. раздел 2, § 2 и рис. 2.9).

С другой стороны, в этих опытах в чистом виде зарегистрировано также резонансное возбулчдение продольных волн на нижней гибридной частоте и резонансная ветвь ионно-звуковых волн выше гирочастоты ионов (см. рис. 3.5), которая возможна только в нсизотермической плазме (см., например, [841]). В этих случаях электрическая составляющая поля значительно превышает магнитную составляющую, которая в ряде случаев в пределах точности измерений вообще отсутствует [847].

В других опытах были зарегистрированы также продольные УНЧ ионно-звуковые волны, которые ассоциируются с резонансной ветвью (£>2<Сн (см. рис. 3.5) [848]. Как уже показано выше, на ракетах зарегистрированы также кратные гирорезонансы ионных продольных волн (d=sQh (см. рис. 3.11).

Совокупность известных экспериментальных данных еще не позволяет сделать определенных выводов о характере возбуждения колебаний плазмы и о типах принимаемых волп. Несомненно, что в ряде случаев происходит трансформация продольных волн в поперечные. Нет и определенных данных о потоках их энергии. Установлено, что в ионосфере и магнитосфере, а также на более далеких расстояниях от Земли (~10-10 км) вне магнитосферы (см., например, [845, 849]) амплитуды электрического и магнитного полей в различных условиях изменяются на различных частотах в очень больших пределах:

лЮ-*-~1 в/м; (3.83)

Я 10-3--1у. (3.84)

Известны также случаи, когда Е было порядка десятков в/ж, а Я - порядка нескольких у.

Плотность энех)гии поперечных СНЧ и НЧ волн, измеренная на различных высотах и расстояниях от Земли в различные периоды времени, по-видимому, изменяется в следующих пределах:

W- или (45)(10 10-19) 3psjcM\ (3.85)

Для УНЧ волн на частотах-500 гг/>~10 гц получены значения

PF ~ (10 1 -:- 10 ) эрг/см. (3. 85а)

Плотность энергии значительно растет при /<С10 гц, достигая значений

1110-1210-13 эрг/смК (3. 856)

Плотность энергии продольных НЧ и СНЧ волн

И г101*10-1 эрг/см. (3. 86)

В некоторых опытах, однако, наблюдались очень большие значения И,1? 10-10-* эрг/см, уже соизмеримые с плотностью энергии iVy окружающей плазмы.

Некоторые виды коротких дискретных сигналов, возбуждаемых в приземной плазме, и регистрируемых около Земли, показаны на рис. 3.24. Видно, что зависимости частоты сигналов от времени весьма разнообразны и