Квазистатическая турбулентность плазмы верхней ионосферы при искусственных и естественных возмущениях

• Автор: Мясников, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 297 с. : ил.

I. Неоднородная структура ионосферы, постановка
задач исследований
1.1. Данные о неоднородной структуре верхней ионосферы
1.2. Турбулентность квазистатических электрических и магнитных полей
1.3. Искусственная ионосферная турбулентность, возбуждаемая мощным КВ радиоизлучением
1.4. Про блема диффузии и гиротропная турбулентность магнитоактивной плазмы
1.5. Механизмы образования неоднородной структуры высокоширотной верхней ионосферы, квазистатическая турбулентность плазмы
II. Результаты исследований неоднородной структуры
высокоширотной верхней ионосферы методом радиопросвечивания
2.1. Метод радиопросвечивания ионосферы
2.2. О форме спектра флуктуаций электронной концентрации высокоширотной ионосферы в направлении геомагнитного поля
2.3. Пространственное распределение неоднородностей в высокоширотных сцинтилляционных пэтчах
2.4. Об анизотропии мелкомасштабных неоднородностей высокоширотной ионосферы по данным пространственно разнесенного приема сигналов ИСЗ
2.5. Высотное распределение и динамика развития авро-ральных сцинтилляционных пэтчей
2.6. Особенности развития сцинтилляционных пэтчей в области главного ионосферного провала

2.7. Наблюдения мерцаний амплитуды и полного электронного содержания в области главного ионосферного провала по данным радиопросвечивания авроральной ионосферы сигналами ИСЗ и станции некогерентного рассеяния EISCAT
2.8. Спектральные характеристики флуктуаций электронной концентрации в областях авроральных сцинтилпя-ционных пэтчей
III. Экспериментальные исследования спектральных характеристик и диффузии искусственных неоднородностей, возбуждаемых мощным КВ радиоизлучением
3.1. Результаты измерений формы спектра ИИТ на разных высотах методом радиопросвечивания сигналами ИСЗ
3.2. Результаты исследований ИИТ, возбуждаемой стендом “Сура”, при помощи радиопросвечивания ВО сигналами орбитальных ИСЗ на когерентных частотах
и 400 МГц
3.3. Пространственная структура ВО по данным измерений разностной фазы и амплитуды сигналов орбитальных
ИСЗ с большой базой
3.4. Результаты измерений релаксации искусственных ионосферных неоднородностей методами радиопросвечивания и ракурсного рассеяния
3.5. Измерения параметров ИИТ методами радиопросвечивания и ракурсного рассеяния с использованием биста-тического когерентного радара на базе радиотелескопа УТР
IV. Механизмы релаксации неоднородностей плазмы верхней ионосферы, магнитогидродинамическая дрейфовая волна
4.1. Исходные уравнения, приближение двухжидкостной квазигидродинамики
4.2. Униполярная диффузия неоднородностей магнитоактивной плазмы
4.3. Сильные флуктуации электронной концентрации, двуполярная диффузия
4.4. Возмущение магнитного поля и диффузия непотенци-апьных флуктуаций плазмы

4.5. Квазигидродинамическая дрейфовая волна, дрейфоводиссипативная неустойчивость
4.6. Генерация квазистатического электрического поля в приближении двухжидкоСТНОХ1 МГД
4.7. Дрейфовая МГД-волнав магнитоактивной плазме, близкой к идеальной
4.8. Неустойчивость дрейфовых МГД-волн, гиротропная турбулентность магнитоактивной плазмы
4.9. О диффузии вращающихся неоднородностей плотности плазмы, интерпретация экспериментальных данных
V. Механизмы неустойчивости верхней ионосферы при
наличии электрических полей и токов, квазистатическая турбулентность плазмы
5.1. Движение плазмы в однородном электрическом поле, закон Ома
5.2. Градиентно-дрейфовая и токово-конвективная неустойчивости
5.3. Система квазистатических крупномасштабных возмущений в магнитоактивной плазме с внешним током
5.4. Градиентно-токовая неустойчивость слабо ионизованной плазмы
5.5. Градиентно-токовая неустойчивость сильно ионизованной плазмы
5.6. Обсуждение, сопоставление с результатами измерений неоднородной структуры высокоширотной ионосферы
Заключение
Литература

к частоте / ~ /вн мощной волны накачки (ВН); низкочастотные волны, такие как ионно-звуковые, нижнегибридные и ионно-циклотронные, имеющие частоты / <С /вн; неоднородности электронной концентрации с масштабами от ста и более километров (порядка горизонтального размера ВО) до сильно вытянутых вдоль геомагнитного поля флуктуаций (striations), поперечные масштабы которых составляют от нескольких десятков метров до менее метра.
Последовательность взаимодействия ВН с ионосферной плазмой можно разделить на несколько этапов. На первом этапе развивается стрикционная параметрическая неустойчивость (СПН) [132-138], которая сопровождается выдавливанием возмущений плазмы из областей с повышенной интенсивностью высокочастотного электрического поля. Характерное время развития СПН составляет Т ~ (1 Ч- 5) • 10" 3 секунд, по порядку величины оно совпадает с обратной частотой соударений электронов с тяжелыми частицами и~г. В результате СПН вблизи уровня отражения ВН генерируются плазменные волны, образующие спектр высокочастотной плазменной турбулентности, характерная частотная ширина которого может достигать десятков кГц и определяется тепловым движением ИОНОВ СО скоростями Vfi — Ю3 м/с.
На втором этапе с характерным временем г2 ~ (1 -f 5) секунд развивается тепловая параметрическая неустойчивость (ТПН) [40-42], которая обусловлена нагревом возмущений электронной концентрации в суммарном электрическом поле ВН и плазменных волн. В результате развития ТПН происходит генерация вблизи уровня отражения ВН сильно вытянутых вдоль геомагнитного поля неоднородностей электронной концентрации с масштабами 1± ^ Авн, где Авн = с//вн — длина ВН в вакууме, значение которой в диапазоне /вн ~ (4 Ч- 9) МГц составляет Авн ~ (75 Ч- 30) м. В основе механизма генерации неоднородностей плазмы лежит эффект трансформации электромагнитной волны 0-поляризации в плазменную волну Х-поляризации, которую часто называют Z-модой. Такая трансформация возможна в интервале высот между уровнями отражения ВН, где её частота совпадает с плазменной