Нелинейная эволюция возмущений в ионосферной плазме

• Автор: Смирновский, Игорь Робертович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 97 с. : ил

Содержание
Введение .

Источники и механизмы возникновения ионосферных неоднородностей .

Восстановление параметров ионосферных неоднородностей по данным

радиозондирования •

Особенности диффузии ионосферных возмущений, создаваемых в результате выбросов химических реагентов

Явления ”предшествующие” ударной волне в плазме

Пель и характеристики работы

Глава 1. Определение энергии взрыва в ионосфере и парметров плазмы в

точке взрыва по данным радиозондирования

1.1 Вводные замечания. Регистрация явления в естественных условиях. Физическая модель явления взрыва в разреженном газе
1.2 Постановка задачи о взрывном возмущении в условиях Г- области
1.3 Возмущение слабоионизированной анизотропной плазмы в результате
точечного взрыва
1.4 Структура ионно-звуковой волны, возникающей перед автомодельной
ударной волной в изотропной, слабоионизированной плазме
1.5 Оценка амплитуды плотности плазменного возмущения
1.6 Интерпретация доплеровских спектров возвратного зондирования ионосферных возмущений
Выводы первой главы
Глава 2. Ионно-звуковая ударная волна: диссипадия и структура
2.1 Исчезновение критического числа Маха квазиударной волны при учете
столкновительной диссипации
2.2 Механизм генерации надтепловых частиц ударной волной в плазме

2.3 Ионно-звуковая ударная волна в двухтемпературной плазме
Выводы второй главы
Заключение: выводы и рекомендации по их использованию
Библиография

Введение.
Источники и механизмы возникновения ионосферных неоднородностей.
Ионосфера Земли подвержена разнообразным флуктуациям параметров. Неоднородную структуру ионосферы принято разделять на регулярную и нерегулярную части.
Регулярная неоднородная часть охватывает крупномасштабную неоднородную структуру ионосферы, например, регулярные высотные, широтные и долготные зависимости ее параметров, включая такие образования, как экваториальная аномалия, главный ионосферный провал, полярный и авроральные пики, полярная полость и т.п.
На состояние ионосферы Земли влияют помимо солнечной активности атмосферные [1] и литосферные [2] процессы, а также, во все возрастающих масштабах, деятельность человека [3, 4, 5].
Нерегулярную неоднородность ионосферы обычно определяют как вариации вектора параметров ионосферы относительно их средних значений в данной области ионосферы и в данное время.
В настоящее время наиболее распространенными являются два модельных представления о структуре нерегулярных неоднородных образований: облачная структура и волновая.
Согласно первому, неоднородности суть хаотические вкрапленные облака примерно эллипсоидальной формы [6]. Второе представление рассматривает неоднородности в ионосфере как сгущения и разряжения электронной концентрации волновой природы

Формально, в рамках линейного описания эти представления идентичны. Однако при изучении нелинейных процессов выбор представления можно сделать лишь при глубоком анализе природы явлений. Например, облачная структура может быть интерпретирована как результат эволюции существенно нелинейной системы [8].
К естественным возмущениям относятся, например, вспышки ’’метеорной” иониза-

Таблица 1.1:
£„(эрг) 4.21011 4.21015 4.21013 4.21014 4.21
/>'{г/см3) 4 10~и ГТЗНГ11“ 41<Г12 1.310'12 41(Г13 1.310~ы
7Г(км) 117 127 135-138 1,50-165 170-210
Таким образом, представленные выше физические соображения в принципе способны объяснить реально имеющуюся нерегулярность параметров сигналов, отраженных от подобного типа неоднородностей.
Динамика УВ в окружающем разреженном газе может быть достаточно сложной. В начале скорость сформировавшейся УВ определяется движением границы газового облака продуктов взрыва. Затем, при малой кинетической энергии поршня, движение У В асимптотически близко закону для точечного взрыва. На рис. 1.4 сплошной линией отображена зависимость r{q) для сферической У В при точечном взрыве с учетом противодавления [161, 158]
+ Ш1, , (1.6)
где А = 1,909 — численная постоянная, г = i/£0, t — время, отсчитанное от момента взрыва, ta = y/pö/Po^ — характерный динамический масштаб времени, q = (ao/csfc)2 — параметр, характеризующий интенсивность УВ в нейтральном компоненте, а$ = 7Ро/ро ~ скорость звука в невозмущенном газе, свд — скорость УВ, ау — численный коэффициент порядка единицы.
Представляет интерес определить является ли кривая (1.6) асимптотой для реальных законов движения, полученных в результате обработки доплеровских спектров сигналов. При этом следует иметь в виду, что закон (1.6) не учитывает влияние движения продуктов взрыва на динамику У В, которое особенно существенно в начальные моменты времени. Для компенсации этого влияния, используем искусственный прием смещения начала отсчета времени. В результате такой операции получены зависимости, отмеченные точками на рис. 1.4.
Начальные участки треков (участок ab на рис. 1.2) можно связать с образованием У В вследствие "точечного” выделения энергии. Участок трека от b до точки ”про-калывания” (потери отражения) — точка с на рис. 1.2 попытаемся интерпретировать движением точки отражения по профилю плазменного возмущения, в результате которого кажущаяся скорость перемещения неоднородности уменьшается.