Рис. 11.10. Сравнение истинного распределения iV (z) области F2 (сплотаная линия) с параболой (пунктир)

Рис. 11,11. Суточный ход высот начала Zq и макси-

мума 2д

области F2

2 4 6 в Ю 12 14 16 18 го 2Z Местиде время

имеет распределение, указанное пунктирной линией на рис. 11.9, а. Ночью максимум 1 также не наблюдается. Значения NE ночью очень малы, поэтому соответствующий максимум не изображен на рисунках. Сравнение рис. 11.9, а и 6 показывает, что электронная концентрация в областях Е и F1 летом возрастает, а электронная концентрация в области F2 в это время года уменьшается. Это свойство области F2 хорошо известно и более подробно описано в следующем параграфе.

Из разных опытов следует, что изменения NE довольно близко описываются уравнением простого слоя, так что

v/cos X,

(11.40)

где -зенитное расстояние Солнца в точке наблюдения.

Высотный ход N (z) Е можно также хорошо аппроксимировать с помощью параболы, полутолщина которой zti 15-20 Минимальная действующая высота z,E изменяется в относительно небольших пределах, и на средних широтах в полдень z! 100120 км. Истинная высота начала области Е близка к этим значениям z.

Область F значительно толще области Е. Кроме того, значение электронной коицеитрации максимума NF превышает NJE иногда в 10 раз. Его минимальная действующая высота z ночью в разных условиях порядка 220-300 км.

Истинная высота максимума области F в среднем порядка 160-180 км. Высота максимума zF2 днем в среднем порядка 220 км на умеренных и высоких широтах в период равноденствия при низкой солнечной активности. При этом высота z F2 зимой понижается примерно на 10 км, а летом повышается на 20 км. Из этих данных ясно, что истинная высота максимума в ряде случаев ниже кажущейся высоты zF2 начала этой области. Соответствую-

щие ночные значения 2 F2 менее изучены и в указанных условиях в полночь в среднем равны ~320 км [2211. Летом в дневное время 2 71 190-230 к:л, а Zo-F2 250--350 км и более.

В области F2 распределение электронной концентрации N (z) претерпевает большие колебания. Нижние половины области FX и F2 часто хорошо аппроксимируются с помощью парабол (рис. 11.10) [99], причем полутолщины этих слоев изменяются в различных условиях в больших пределах: ZjFi 20-100 км, а zF2 50-f-300 км. В течение суток z F2 также сильно изменяется.

Приведенные на рис. 11.11 результаты некоторых опытов показывают, что за сутки значение zF2 колебалось в пределах 80-250 км [549].

§ 12. СУТОЧНЫЕ И СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ОБЛАСТЯХ Е И Jb

Критические частоты fE, fFl и fgF2, пепосредственно определяющие максимумы электронной концентрации различных областей ионосферы, регулярно изучаются. Получен в общем хорошо повторяющийся суточный и сезонный ход критических частот Д и минимальных действующих высот z.

Типичные усредненные кривые суточного хода /2 обыкповенной волны для зимы и лета (для средних широт) приведены на рис. 12.1 и 12.2 [269, 502, 550]. На рис. 12.3 показаны среднемесячные суточные зависимости минимальных действующих высот z областей Е и F1 ж F2 [550].

Обычно критические частоты и действующие высоты в один и тот же час следующих друг за другом дней пе повторяются. Эти изменения, сравнительно

W 12

10 о

12 18 ZUO 6 12 Местное время

18 2

Рис. 12.1. Среднемесячные суточные зависимости критических частот /Е, fFi и fcFZ различных областей ионосферы летом и зимой в периоды минимума (а) и максимума (б) солнечной активности для средних широт

9=48>С, >.=8° в, J = + 64° 1269, 5021

незначительные в области довольно велики в области F даже в спокойные невозмущенные периоды. Представление об этой изменчивости критических частот fE и fF2 дают суточные зависимости единичных их значений в течение месяца, приведенные на рис. 12.4.

В ночные часы относительная изменчивость fE увеличивается. На рис. 12.5 приведены среднемесячные ночные зависимости критических частот /рЕ, характеризующие ночной ход ионизации в этой области, который не прослежен на рис. 12.1 и 12.2. Нанесены также единичные значения fE, полученные с помощью высотных ракет одновременно в близком по широте пункте; эти результаты хорошо совпадают между собой.

Из рис. 12.3 видно, что минимальные действующие высоты области Е не имеют заметной суточной и сезонной зависимости. Критическая частота fE имеет примерно одинаковый суточный ход в различные времена года (см. рис. 12.1, 12.2). Дневное значение/i? изменяется почти синхронно с высотой Солнца, и в местный полдень достигает максимума; максимальное значение Е летом больше, чем зимой.

Сезонный ход / Е показан па рис. 12.6, на котором приведены для различных областей ионосферы полуденные значения критических частот 1511].

Для области Е хорошо выполняется зависимость для простого слоя, однако в различных условиях

fE cos x

(12.1)

где й i 0,2--0,35. Как мы видели, для простого слоя а =0,25.

Максимум критических частот fE наблюдается летом в период верхнего солнцестояния (июнь), а минимум - зимой в период нижнего солнцестояния (декабрь).

W 3 8

7 Б 5f 5

* О 5

Рис. 12.2- Среднемесячные суточные изменения критических частот обыкновенной волны на средних широтах

а - зимой; б - летом

Рис. 12.3. Среднемесяч111.гс суточные изме-неншх минимальных действующих высот Z( на средних широтах

п - зимой; б - летом

I 500

I 300

с, 200 S

I /00

О z 6 6 10 IZ 16 18 ZO zz Местное бремя

2 4 ее Ю 12 14 16 Ш 20 22 24 Местное время