Для значений TjT<CiO уже при уОД приближенно

а (тс) = No

dO (4.10)

[339, 3441. Из (4.8) непосредственно следует, что при 14:7Ю

aM = iV..j (4.11)

и, следовательно, в согласии с (4. 7) при Т-Т

В этом случае интенсивность рассеянных волн вдвое меньше, чем при чисто некогерентном рассеянии. При УиЮ из (4. 7) и (4.10) следует (4.3). Области действия приближенных формул (4, 9) и (4.10) видны из рис. 4.5, е, где приведены кривые а (тс), рассчитанные для у=0,1, и УАтЮ, рассчитанные [3441 точно (сплошная линия) и с помощ;ью формул (4. 9) и (4.11).

Спектральные свойства рассеяния с учетом влияния ионов мы рассмотрим только по результатам численных расчетов, так как соответствующие аналитические выражения для весьма сложны. Для случая отсутствия магнитного поля (/f-0), серия спектров для двухкомпонентной плазмы, состоящей только из электронов и ионов одного сорта, приведена на рис. 4.7 и 4. 8, а на рис. 4.9 - для нла.%1ы, состоящей из электронов, ионов атомарного кислорода и протонов [336].

Около сплошных кривых на рис. 4.7, которые построены для ТТ цифрами обозначено отношение 1/2tzD, около пунктирных -отношение TJT. Ионная часть спектров приведена на рис. 4.7, а, электронная - на рис. 4.7, б. Спектры на рис. 4.7-4.9 изображены только для А(й>0; они симметричны относительно At )=0.

Из рис. 4.7 становятся очевидными следующие свойства спектров рассеяния. Когда }J2nD0 - спектр, естественно, широкий А<аки, преобладает электронная его часть. Однако уже при V2itD=0,5 основная часть

Рис. 4.8. Спектры сечения рассеяния о (to) дяя различных значений TJT, нри Н-.

2 4 6 8

Рис. 4.9. Спектры рассеяния о (ш) в многокомпонентной плазме при

Рис. 4.10. Спектры рассеяния о (ы) при ЩфО

щ ОР.

f = HOMzM. 0=81

г.Я 1,6

UWJKV.

1,Z 1,6

спектра узкая, лежит в области частот Ди>~А;г;. Наряду с интенсивной ионной частью спектры имеют по два сателлита - симметричные максимумы относительно Д<о = О в области частот з, + н>о. Эти максимумы обусловлены рассеянием на электронной резонансной продольной волне. С увеличением У,12гсВ максимумы сильно сужаются. Интенсивное излучения сателлитов электронной части спектра примерно в {l/AitD) меньше интенсивности в области максимумов ионной части спектра. В неизотермической плазме (пунктирные кривые на рис. 4.7, а, построенные для X/27rZ)=4) с увеличением TJTf центральный максимум ионной части спектра постепеппо исчезает и появляются два симметрично расположенных относительно Дш=0 максимума, обусловленных рассеянием на ионно-звуковых волнах ш = kv, г-де Vg=z\l2xTJM-скорость неизотермического звука.

Можно проследить переход спектров otTJT.Io TJT=Atio рис. 4.8 [331].

Наряду с этим спектры в неизотермической плазме имеют сателлиты в области плазменных частот с относительной интенсивностью по отношению к этим максимумам -i/g (Х/27т/))-2.

В области До)-2A;i;, при Г,-Г,- [2471

2 + i V7usl(z)

и W {z) определяется формулой (2. 35). При Д We~2 kv значение сечения резко падает, так что значением 2kv определяется ширина ионной части спектра. В области Д u><fe сечение мало.

Влияние многокомпонентности плазмы характеризует спектры, приведенные на рис. 4.9. В зависимости от отношения N/No (концентрации более легких ионов водорода к более тяжелым кислорода) максимум постепенно смазывается и уменьшается. Спектр уширяется и появляется слабо выражен-

ный второй протонов.

максимум в области значений а) = ки., где v. - скорости

Влияние внешнего магнитного поля на спектр сечения рассеяния заметно сказывается только нри углах 6 -> 7с/2 между feo и Hq. Например, на частоте /я40 Мгц угол 6 должен быть не менее 85-87° [338]. Когда X/27cjD1, основной контур ионной части спектра сохраняется, однако периодически изменяется с гирочастотой ионов Од-еЯШс [338]. Это видно из рис. 4.10, который рассчитан для TJT.=\. Глубина модуляции уменьшается с уменьшением 6 и практически исчезает при 687-1-85°. Для наблюдения этого явления необходимо, чтобы падающее излучение было заключено в конусе, раствор которого порядка или меньше tPjjJ рад

т. е. -3° на частоте /я=;40 Мгц в реальных условиях. Кроме того, в намагниченной {Но=0) изотермической плазме в ионной части спектра возможно рассеяние на быстрой магнитозвуковой альфеновской волне, т. е. при ткУл [см. (3.30)], а в сильно неизотермической плазме - также на медленной магнитозвуковой волне ш=кУ (3.33). Таким образом, имеет дополнительные максимумы в УНЧ диапазоне частот а)<Йя-

В ВЧ части спектр при 1/2t:D1 должен иметь максимум на верхней гибридной частоте [см. 2.16)], обусловленный резонансным рассеянием на продольной волне. Наряду с этим, при Х/27с£)<1, когда наблюдается чисто некогерептпое рассеяние, следует ожидать периодического изменения спектра с гирочастотой электронов (лн-еШтс, только если б-> 7г/2 и излучение заключено в очень узком конусе, створ которого составляет порядка тгрух раа[338]. .

2. Некоторые результаты измерений и методы их обработки

Из краткого рассмотрения свойств рассеиваемого ионосферой излучения видно, что достаточно полный теоретический анализ результатов измерений позволяет получать очень большую информацию о различных параметрах ионосферы. Поскольку этот метод органически связан с колебательными свойствами плазмы, такие опыты в принципе могут также служить для исследования типов различных волн, возбуждаемых в различных областях приземной плазмы. Наряду с этим следует также иметь в виду возможность выявления при достаточно полном и тонком теоретическом анализе экспериментальных данных областей, где распределение скоростей отличается от максвел-ловского, а также возможность изучения неоднородной структуры ионосферы и т. д. (347-350],

Шш видели, что непосредственное определение отношения интенсивно-стей (4. 6) определяет при вертикальном облучении плазмы полное сечение обратного рассеяния (т) (4.7)-(4. 12) в створе телесных углов антенн. При этом магнитное поле не воздействует на полную интенсивность рассеяния и, следовательно, не усложняет измерений (тг). В области облучения dV, расположенной на высоте z, падающий поток

где - мощность излучателя, и для прямоугольного импульса шириной х

dV- zAOj, =- 22 sin &ДОД<р; (4. 15)

dOA - телесный створ; % - коэффициент использования;

G ( , rt = (4.16)