си>со.

io<w

ш< а),

Рик. 1. в. Зависимость nfg от ; = 47i;/Ve2/,rawa

Сплошные линии - обыкновенная волна; пунктир - нсобыкновеннап волна

рону нормали к фронту волны к, направлен при Vq против часовой стрелки, т. е. совпадает с направлением вращения ионов в магнитном поле Н, а знак вращения вектора пеобыкновешюй волпы совпадает со знаком вращения часовой стрелки, т. е. с направлением вращения электрона. В точке VqX обе волны липейпо поляризованы во взаимно перпендикулярных направлениях. При Vq 1 направление вращения вектора Е обеих волн изменяется, т. е. зпак вращения обыкновенной волны совпадает с направлением вращения электронов. Именно поэтому в области Vofi может вновь возбуждаться необыкновенная волна, которая затем отражается в области, где удовлетворяется условие (1. 146). Такие условия легче всего осуществляются при распространении, близком к квазипродольному 12481.

Из (1. 14а) следует далее [при использовании (1. 11)], что критическая частота необыкновенной волны удовлетворяет выражению

Т. с.

Таким образом, в области какого-либо максимума электронной концентрации ионосферы обыкновенная составляющая падающей волны начинает просачиваться при меныпих значениях частоты, чем необыкновенная. Теперь легко заметить, что с помощью формулы (1. 12) по критической частоте обыкновенной волны можно определить максимальное значение электронной концентрации

Л = 1,24. 10*{/(/))2 см

(1.16)

(/( ) выражено здесь и в последующих формулах в мегагерцах). Используя (1. 15), если известна критическая частота необыкновенной волпы, можно определить магнитное поле в области, где N~N. Действительно, из (1. 15) получается

Я = 0.356 гс.

(1.17)

В другом случае, когда <(о, из (1. 14) следует, что первый корень /22=0 удовлетворяется при заданной частоте при отрицательных значениях N, а это физически бессмысленно.

Таким образом, формула (1. 8) имеет в этом диапазоне частот лишь один представляющий интерес корень т, соответствующий значению N, определяемому из (1. 146): на частотах, меньших гироскопической частоты, необыкновенная составляющая падающей волны заданной частоты испытывает полное отражение при больших значениях N, чем обыкновенная. IMojkho да-

2 я. л. Альперт

О -7 -2

~ cos G

Критическое число соударений характерно тем, что при афф=\ и Vff=l нодкоренное выражение в (1. 6) и (1. 8) исчезает. Это означает, что имеет кратный корень - совпадают коэффициенты преломления обыкновенной и необыкновенной волн {nn), их поляризация {М=М [см. (1. 7)], В этой исключительной точке в магнмтоактивной среде существует волна одттого типа, и плазма не двоякопреломляющая.

Характер изменения в зависимости от соотношений vфф < или эфф > \ -южно проследить на рис. 1.7 [267, 268]. Сплошными линиями показаны области где знак поляризации волны совпадает со знаком вращения ионов, а пунктиром - где он совпадает со знаком вращения электронов. В точке Vq \ при V < кривые п\ и Аг, можно сказать, терпят разрыв. При

v5<i:5! + v; (1.19 )

осуществляются условия квазипродольного распространения (О ~ 0) [243]:

(п - гх)2 = 1----. -. (1.1.6а)

V 1- >[( -г,фф) ± ,cosO]

лее заметить, что при m (а уже невозможен случай, наблюдаемый при (О > (Од, когда падающая волна дороладает в ионосфере три отраженных волны.

В выражении комплексного коэффициента преломления мы пренебрегли мнимыми членами, пропорциональными эффективному числу столкновений, оп]ределяющему коэффициент поглощения волны к. Поэтому Xj 2- О, если соответственно го 1 Д-я обыкновенной волны и vl+u - для необыкновенной волны. Если же значения г; 1 или Io 1 i и, то величины TZj 2 становятся мнимыми; этот факт можно истолковать таким образом, что /г и Xпоменялись местами, т. е. ni=0, а Xj (см, рис. 1.5); волна, просачиваясь в такую среду, быстро в ней затухает.

В реальных условиях число столкновений, естественно, никогда не равно нулю и анализ соответствующих формул, когда >у0, приводит лишь к простому уточнению рассматриваемой картины, если v невелико. Коэффициенты преломления и поглощения изменяются в этом случае так, как изображено на рис. 1.7. В области значений Vq (или N), где имеют нули при эфф=0, при Vзфф О величины не равпы нулю и с ростом vy значения х g быстро растут. Соответственно в этой области очень быстро по экспоненциальному закону убывает амплитуда волн.

Таким образом, различные компоненты падающей во.ттны мало нросачи-ваюгся выше областей, где Vq <С1 или t? <; 1 + и, и на этих границах практически происходит отражение этих волн. Соответствующее обобщение в рамках геометрической оптики приводит при учете v к условию отражения волны

2 20, (1.18)

т. е. равенству нулю вещественной части (1. 6), Естественно, что при v:0 полное отражение волны невозможно, так как ее амн.яитуда всюду убывает в среде.

При учете числа столкновений важным параметром, характеризующим как коэффициенты преломления, так и состояния поляризации волны, является так называемое критическое число соударений

=1,05

V=0,5V

Рис. 1.7. Зависимость и %у, от при Vэфф < v, Vдфф = и v, - крити ecitiw число соударений

Обе волны почти круглополяризованы и имеют противоположные знаки вращения. Когда

условия ближе к квазипоперечпому распространению (б~тт:/2):

(2 - /V,ффa)) + (со2 - 0) - iv,ф. ы) ctg2 о

[П - Jx) = 1

o)2(,i sin 2 6

(1.196)

(1.19в).