Расчет полей электромагнитных волн в слоистой ионосферной плазме с учетом нелинейных эффектов

• Автор: Стефанчук, Александр Дмитриевич
• Шифр специальности: 04.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Обзор задач распространения волн в слоистой плазме.

1.1. Электромагнитные волны в слоистой мапштоактивной плазме

1.2. Нелинейные эффекты при распространении радиоволн в ионосферной плазме.

1.3. Постановки задач

1.4. Точные решения

1.5. Численные методы расчета полей и коэффициентов отражения и прохождения Глава 2. Расчет полей в изотропной плазме

2.1. Метод расчета поля волны при учете нелинейных эффектов

2.2. Оценки точности метода

2.3. Моделирование распространения волн в верхней атмосфере. Влияние

нелинейности на коэффициент отражения
2.4. Эффект смещения точки отражения.
2.5. Краткие выводы
Глава 3. Распространение волн в магнитоактивноП плазме.
3.1. Обобщение метода расчета поля волны на случай гиротрогшой среды.
3.2. Особенности потенциальной функции вблизи точек отражения необыкновенной
3.3. Расчет полей и коэффициентов отражения и прохождения
3.4. Краткие выводы
Глава 4. Учет нелинейных эффектов при распространении волн в магнитоактивной плазме.
4.1. Обобщение метода решения нелинейного волнового уравнения на случай
системы уравнений
4.2. Расчет полей и коэффициентов отражения и прохождения
4.3. Краткие выводы
Заключение
Литература


Целью диссертационной работы является разработка методов и алгоритмов расчета полей электромагнитных волн и комплексных коэффициентов отражения и прохождения при распространении электромагнитных волн в ионосферной плазме с учетом волновых эффектов, поглощения, гиротропин среды и нелинейных эффектов. Научная повита и практическая ценность работы. В работе развиты новые методы и алгоритмы расчета полей и коэффициентов отражения и прохождения электромагнитных волн и слоистой плазме при учете поглощения, магнитного поля и нелинейных эффектов. Путем численного эксперимента исследованы области применимости различных методов и проявления нелинейных эффектов. Практическая ценность работы определяется возможностью применения предложенных в ней методов к широкому кругу задач распространения волн в слоистых средах, в том числе задач распространения радиоволн в ионосфере, радиозондирования ионосферы, задач оценки воздействия волн на ионосферу и т. В первой главе работы дается обзор задач распространения волн в слоистых средах и методов их решения. Во второй главе предлагаются методы расчета полей в изотропной плазме, устойчивые при подбарьерном отражении и позволяющие учесть нелинейные эффекты. С помощью этих методов исследуется влияние вызванных нагревом плазмы возмущений электронной концентрации и эффективной частоты соударений электронов на коэффициенты отражения и прохождения, а также эффект смещения точки отражения вследствие нелинейности. Полученные и первой главе методы расчета поля и коэффициентов отражения и прохождения обобщаются на случай системы двух связанных уравнений, описывающих распространение волн в гиротроп ной среде, проводится численное моделирование такого распространения. В четвертой главе расчет полей и матриц коэффициентов отражения и прохождения производится для случая магнитоактивной плазмы с учетом нелинейности. Новые результаты, полученные в диссертации, можно сформулировать в виде следующих положений, выносимых на защиту. Предложен эффективный метод расчета полей электромагнитных волн в слоистой плазме, позволяющий учитывать поглощение и производить устойчивые вычисления для различных ионосферных профилей. Предложен метод расчета нелинейного распространения радиоволн в Е и Еслоях ионосферы, пригодный при сильной нелинейности. Промоделировано отражение мощных радиоволн от ионосферы, рассчитаны иоле волны, коэффициенты отражения и прохождения, изучены наблюдающиеся при этом эффекты смещения точки отражения волны и самомндуцированной прозрачности. Предложен метод расчета полей в магнитоактивной плазме ионосферы, позволяющий учесть слабую нелинейность среды. Проведено моделирование распространении радиоволн в магнитоактивной плазме с учетом нелинейных эффектов. Результаты диссертационной работы неоднократно докладывались на научных конференциях. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ , , , , . В работе принята тройная нумерация формул и рисунков первое число соответствует номеру гла5Ы. Список литературы приведен в алфавитном порядке. Г1на 1. В данной главе дается обзор задач распространения волн в слоистых средах и методов их решения, рассматриваются задачи, в которых уравнения, описывающие распространение волн той пли иной природы, имскуг вид одномерною волнового уравнения 0. Распространение волны характеризуется комплексными коэффициентами отражения я прохождения, либо, в случае системы уравнений, матрицами коэффициентов отражения и прохождения, которые содержат информацию как об амплитудах, так и о фазах отраженных и прошедших волн. Коэффициент в уравнениях 0. Рассматриваются задачи расчета поля волны и коэффициентов отражения и прохождения. Обсуждаются дифференциальные уравнения, описывающие распрострииеие волны, известные точные решения этих уравнений и численные методы решения соответствующих краевых задач. Будем описывал процесс распространения электромагнитных волн в слоистой ионосферной плазме с помощью уравнений классической магннтоионной теории 3. Рассмотрим движение свободных электронов в поле волны и во внешнем постоянном магнитном иоле Й0, магнитное ноле волны будем считать пренебрежимо малым по сравнению со внешним магнитным полем. В0иуу. Р Е Р,В0 ЛоуР. В приведенных формулах е эго модуль заряда электрона. Ь, г.