Кинетические эффекты при распространении и возбуждении волн в сильнонеоднородной плазме с областями непрозрачности

• Автор: Поезд, Евгений Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 c. : ил

Глава I. Плазменные баллистические процессы
1. Принцип баллистической связи
2. Коэффициент регенерации
3. Влияние столкновительной расфазировки электронов
на регенерацию волн конечной амплитуды
4. Регенерация с изменением длины волны
Глава II. Некогерентные баллистические процессы
1. Возможность получения информации о волне за
широким барьером непрозрачности
2. Баллистические процессы при распространении волновых пакетов
Глава III. Баллистические процессы в аврорадьной
зоне
1. Электромагнитные шумы аврорадьной плазмы
2. Баллистическая связь КИЗ и АШ
3. Возможность дальнейшего экспериментального
изучения баллистической связи КИЗ и АШ
Глава IV. Критический механизм генерации
километрового излучения Земли
1. Основные свойства КИЗ
2. Теории генерации КИЗ
3. Критический механизм генерации КИЗ
4. Общая схема генерации КИЗ
Глава V. Исследование возможности критической
генерации километрового излучения Земли
1. Основные модельные предположения
2. Модель источника КИЗ с кусочно-постоянным показателем преломления
3. Численный анализ плоскослоистой плазменной структуры
4. Сравнение теории с экспериментальными данными
Заключение Литература Приложение
Распространение и возбуждение волн в неоднородной плазме представляет собой большой и бурно развивающийся раздел физики, который имеет многочисленные приложения в различных областях науки и техники. Большое число таких задач возникает в космической электродинамике и, в частности, в теории планетных магнитосфер.
Особенности магнитосферной плазмы, такие как относительно большая длина свободного пробега частиц, а также обычно имеющая место неравновесность их функции распределения, приводят к необходимости учета различных кинетических процессов. Такие эффекты могут играть определяющую роль и при возбуждении электромагнитных волн, и при их распространении, и в осуществлении электродинамических связей между различными плазменными модами или различными областями магнитосферы. При этом часто оказывается существенной неоднородность плазмы.
В диссертационной работе рассматриваются кинетические эффекты, обусловленные взаимодействием плазменных волн с резонансными частицами, в условиях, когда неоднородность плазмы имеет принципиальное значение. Исследование проводится применительно к двум тесно связанным между собой геофизическим задачам: вопросу о возможности баллистической связи между двумя аврораль-ными радиошумами - километровым излучением Земли (КИЗ) и авро-

электронными высыпаниями. С другой стороны, плазма здесь неоднородна, что ведет к существованию барьеров непрозрачности.
И, кроме того, линии геомагнитного поля идут в этой зоне почти вертикально, пронизывая, таким образом, в стратифицированной авроральной плазме области распространения различных плазменных мод. Это позволяет ожидать, что в авроральной ионосфере могут проявляться баллистические процессы.
В авроральной области зарегистрировано несколько радиоизлучений. Их основные свойства приведены в таблице, составленной в основном по материалам /55-60/. Наиболее интересным проявлением авроральной активности является километровое излучение Земли (КИЗ). Подробно его свойства рассматриваются в следующей главе в связи с вопросом о механизме его генерации. Нижняя часть области источника КИЗ перекрывает зону ОВД авроральных шипений (АШ). Рассмотрение дисперсионных свойств показывает, что в неоднородной среде между быстрой необыкновенной волной (КИЗ) и вистлерами САШ) существует слой непрозрачности, ширина которого определяется параметрами плазмы.
На рис.6 приведен пример поведения концентрации, измеряемой со спутника, движущегося в зоне локализации КИЗ. Видно, что плазма сильно неоднородна. Учет этой неоднородности позволяет показать/61/, что ширина области непрозрачности между КИЗ и АШ в отдельных случаях может уменьшаться до сотен километров.
Результаты измерений на спутнике "Интеркосмос-19" /62/ указывают на то, что между спектрами КИЗ и АШ существует заметная корреляция. Наличие соответствия между двумя излучениями, разделенными волновым барьером, приводит к выводу, что они связаны через непрозрачную область с помощью резонансных частиц.