Тепловая параметрическая турбулентность ионосферной плазмы

• Автор: Грач, Савелий Максимович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 373 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ
1.1. Искусственная турбулентность ионосферной плазмы в поле мощных КВ радиоволн (краткий обзор)
1.2. Электромагнитные и плазменные волны в Е-области ионосферы
1.3. Параметрические неустойчивости в верхней ионосфере. Случай однородной плазмы
1.3.1. Дисперсионное уравнение параметрической неустойчивости
1.3.2. Стрикционные параметрические неустойчивости
1.3.3. Тепловая параметрическая неустойчивость
2. ТЕПЛОВАЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ В ИОНОСФЕРНОЙ ПЛАЗМЕ
2.1. Линейная стадия ТПН в неоднородной плазме
2.1.1. Исходные уравнения
2.1.2. Анализ линейной стадии ТПН
2.2. Нелинейная стадия ТПН в неоднородной плазме
2.2.1. Исходные уравнения, приближение случайных

2.2.2. Стационарная тепловая параметрическая турбулентность

2.2.3. Обсуждение результатов
2.3. Плазменные волны и тепловая параметрическая неустойчивость в неоднородной ионосфере вблизи уровня двойного резонанса
2.3.1. Неоднородная среда, поперечное распространение плазменных волн
2.3.2. Неоднородная среда, наклонное распространение плазменных волн
2.3.3. О развитии ТПН при и> ~ пи>се
3. УСКОРЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ И ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИОНИЗАЦИЯ Е-ОБЛАСТИ ИОНОСФЕРЫ
ПРИ ВОЗБУЖДЕНИИ ТЕПЛОВОЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ
3.1. Ускорение электронов при параметрическом нагреве ограниченного слоя плазмы
3.2. Дополнительная ионизация ускоренными электронами при параметрическом нагреве
3.3. О влиянии соударений на ускорение электронов и дополнительную ионизацию
3.4. Оценка интенсивности плазменных волн, концентрации быстрых частиц и степени дополнительной ионизации в стационарном состоянии
3.4.1. Плазменные волны и концентрация быстрых частиц
3.4.2. Дополнительная ионизация в стационарном состоянии
3.5. Об ускорении электронов при модификации ионосферы с частотами и0 ~ пшсе

3.6. О релаксации анизотропной функции распределения в столкновительной плазме
4. ИСКУССТВЕННОЕ РАДИОИЗЛУЧЕНИЕ ИОНО
СФЕРЫ
4.1. Двойная трансформация пробных радиоволн на
вытянутых мелкомасштабных неоднородностях и генерация ”зазеркальных” сигналов
4.2. Широкополосная компонента ИРИ (broad continuum)
4.2.1. ВС-компонента ИРИ: наблюдаемые свойства и теоретическая модель
4.2.2. Численное моделирование ВС компоненты
4.2.2.1. Эмпирическая модель спектра вытянутых мелкомасштабных неоднородностей
4.2.2.2. Поведение ВС-компоненты во времени и его интерпретация
4.2.2.3. Зависимость интенсивности ВС-компоненты от мощности накачки
4.2.2.4. Зависимость
интенсивности ВС-компоненты от индекса спектра интенсивности неоднородностей
4.2.3. ВС-компонента на стадии релаксации плазменных волн
4.2.4. Обсуждение результатов
4.3. Главный спектральный максимум (downshifted maximum) ИРИ
4.3.1. Экспериментальные результаты
4.3.2. Взаимодействие верхне- и нижнегибридных
волн и генерация DM

нитное поле почти вертикально, регулярный градиент плотности существенно влияет на свойства ВГ волн), неодномерность процессов в направлении поперек магнитного поля (рассматривается одномерные либо цилиндрически симметричные образования; исключение составляет лишь работа [135], где показана возможность появления мультисолитонных образований для тепловой нелинейности). Все эти вопросы, которые необходимо учитывать для понимания результатов эксперимента, продолжают привлекать интерес теоретиков [147] и требуют своего решения.
Искусственная турбулентность ионосферы воздействует, в свою очередь, на характерные свойства ионосферной плазмы, в которой появляются ускоренные плазменными волнами электроны, приводящие, в частности, к дополнительной ионизации нейтральной компоненты [32], генерируется искусственное радиоизлучение ионосферы (ИРИ) вблизи первой и второй гармоник частоты ВН [33, 34], возникают искажения профиля электронной концентрации [35, 36]. Исследованиям этих проявлений тепловой параметрической турбулентности, как теоретическим, так и экспериментальным, посвящены соответственно последующие главы диссертации.
В настоящее время используются различные методы диагностики быстрых электронов в возмущенной области ионосферы. Это, во-первых, свечение ионосферы в оптическом диапазоне [31, 88], [148]—[151]. При воздействии мощной радиоволной обыкновенной поляризации наблюдается .увеличение интенсивности свечения линий атомарного кислорода с длиной волны Л = 6300 и 5577А (красная и зеленая линии) с энергиями возбуждения соответственно е = 1.96 и 4.17 эВ, интенсивность свечения в красной линии может достигать 200 - 250 релей [31, 88]. Оптическое излучение возникает в результате возбуждения соответствующих уровней ато-