Ионосферные неоднородности, инициированные интенсивными магнитосферными токами и атмосферными волнами

• Автор: Шалимов, Сергей Львович
• Шифр специальности: 04.00.23
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 253 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Аномальная диссипация интенсивного продольного тока и формирование неоднородностей в полярной верхней ионосфере
1.1. Мелкомасштабная структура продольных токов
1.2. Замыкание продольных токов поперечными токами в магнитосфере
1.3. Формирование сильных электростатических скачков на границах токовых слоев
1.4. Предельность энергии турбулентности при протекании интенсивных мелкомасштабных продольных токов
1.5. Крупномасштабный градиент электронной температуры в верхней ионосфере дневного каспа
ГЛАВА 2. Аномальная диссипация интенсивного поперечного тока и формирование неоднородностей в нижней ионосфере
2.1. Сильные разрывы в сверхзвуковом потоке плазмы полярной ионосферы и проблема радиоотражений 4 типа
2.2. Радиоотражения 3 типа в полярной ионосфере
2.3. Сильные электрические поля в среднеширотной ионосфере и связанные с ними радиоотражения
2.4.Квазипериодические радиоотражения в ионосфере средних широт
ГЛАВА 3.Формирование неоднородностей при акустическом воздействии на ионосферу
3.1.Параметрическое усиление магнитного сигнала в неоднородной слабоионизованной плазме при акустической накачке
3.2. Сжатие ионосферных неоднородностей под действием акустического импульса

3.3. Коротковолновая асимптотика спектра турбулентности Бюргерса и проблема дискриминации шумового
источника
3.4.0 структуре мощного магнитного импульса в верхней
ионосфере
3.5.Генерация неоднородностей УНЧ - КИЧ - ОНЧ диапазона
мощным магнитным импульсом в верхней ионосфере
ГЛАВА 4. Ионосферные неоднородности, возникающие при прохождении внутренних гравитационных волн
4.1.Нелинейные возмущения в ионосфере при прохождении внутренних гравитационных волн
4.2. Коллапс внутренних гравитационных волн в двумерно -неоднородной атмосфере
4.3. Вертикальная структура ионосферных возмущений, инициированная диссипацией ВГВ при ее распространении через ионосферу
4.4. Анализ экспериментальных результатов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Актуальность темы. Совершенствование техники геофизических экспериментов (расширение диапазона и пространственно-временного разрешения измерений), и проведение наблюдений с использованием измерительных комплексов (наземных и космических, включающих спутники, ионозонды, интерферометры, радары) позволили установить, что ионосфера, как посредник между магнитосферой и атмосферой, представляет собой открытую физическую систему и характеризуется широким спектром неоднородностей, связанных с различными видами воздействий - солнечными и магнитными бурями (внезапные ионосферные возмущения, поглощение радиоволн в полярной шапке, авроральное поглощение радиоволн, ионосферные бури, перемещающиеся ионосферные возмущения), метеорологической и сейсмической активностью, искусственными воздействиями (нагрев мощными радиоволнами, выбросы химически активных веществ, взрывы и др.). Неоднородности охватывают все слои ионосферы и распространяются на все широты.
Сильная неоднородность ионосферы (особенно полярной), связанная со сложностью и разноообразием протекающих в ней физических процессов, затрудняет прогнозирование параметров радиосвязи, радионавигации, искажает характеристики геомагнитных вариаций, используемых при волновой диагностике околоземной плазмы. Поэтому на протяжении многих лет исследование ионосферных неоднородностей находится в ряду фундаментальных проблем геофизики и по-прежнему актуально в связи с продолжающимся использованием ионосферы как тракта передачи информации и размещением в ней глобальных телекоммуникационных систем.
Считается, что возникновение крупномасштабных ионосферных возмущений связано с непосредственным влиянием электромагнитных и корпускулярных потоков от Солнца, джоулевой диссипацией магнитосферных токов и атмосферных волн, столкновительным и

верхней ионосфере на высотах более 500 км столкновения частиц плазмы с нейтралами крайне редки, и "педерсеновская" проводимость практически равна нулю. Соответственно должен быть равен нулю и поперечный "педерсеновский" ток при наличии поперечного электрического поля. Однако такой вывод как раз и противоречит экперименту.
Возможность замыкания продольных токов поперечными на высотах верхней ионосферы была рассмотрена в работе (Липеровский и др., 1986), где было показано, что на неоднородных границах токовых слоев при развитой плазменной турбулентности могут возникать поперечные токи, частично замыкающие продольные. Рассматривалась экспериментально зарегистрированная ЕЮ турбулентность (Kintner et al., 1978), имеющая наименьший порог по токовой скорости в замагниченной плазме (Kindel and Kennel, 1971) хотя на авроральных силовых линиях возможно развитие и других типов турбулентности (Gurnett and Frank, 1977).
Отметим, что в ряде работ (Пудовкин и Уваров, 1975; Данилова и Крымский, 1977; Hudson et al., 1979) при решении задачи о замыкании продольного тока подразумевалась аналогия "газа" плазмонов и газа нейтральных частиц. От такого представления при учете неоднородности плазмы можно отказаться (Пудовкин и Сажин, 1979). Возникновение направленного импульса "газа" плазмонов в этом случае связывалось с их отражением от "границ" области локализации электрического поля. В то же время количественная оценка поперечного тока, полученная из работы (Пудовкин и Сажин, 1979), приводит к значительно меньшему значению, чем это следует из эксперимента. Заметим также, что в работе (Захарченко и Чистосердов, 1979) при квазилинейном расчете электропроводности однородной турбулентной плазмы, анизотропия спектра турбулентности прямо была введена из экспериментальных спутниковых данных. Однако причина анизотропии спектра не была выяснена. Ниже показано, что учет неоднородности магнитосферной плазмы (связанной с расслоением тока) приводит в турбулентной плазме к возникновению поперечного тока и частичному замыканию продольного тока поперечным.