Эффекты многократного рассеяния радиоволн в нерегулярной плазме

• Автор: Коваленко, Евгений Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 101 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. УРАВНЕНИЕ БАЛАНСА ЭНЕРГИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ НЕМОНОХРОМАТИЧЕСКИХ ВОЛН И ЕГО РЕШЕНИЕ В ПРИБЛИЖЕНИИ МАЛОУГЛОВОГО РАССЕЯНИЯ В ИНВАРИАНТНЫХ ЛУЧЕВЫХ КООРДИНАТАХ
1.1. Вывод уравнения
1.2. Приближенное аналитическое решение уравнения БЭИ. Время распространения импульса в случайно-неоднородной плазме
1.3. Форма импульса в случайно-неоднородной плазме
1.4 . Основные результаты и выводы
Глава 2. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕНОСА ИЗЛУЧЕНИЯ В СЛУЧАЙНО-НЕОДНОРОДНОЙ ПЛАЗМЕ
2.1. Описание модели. Расчет интенсивности
2.2. Время распространения импульса
2.3. Трансионосферное радиозондирование
2.4. Основные результаты и выводы
Глава 3. ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ ТЕОРИИ
МНОГОКРАТНОГО РАССЕЯНИЯ В СЛУЧАЙНО-НЕОДНОРОДНОЙ ПЛАЗМЕ
3.1. Эффекты многократного рассеяния при диагностике микротурбулентности плазмы У ТС
3.2. Особенности эффектов многократного рассеяния при радиозондировании ионосферы на экваторе
3.3. Особенности эффектов многократного рассеяния при втором отражении
3.4. Основные результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время известно, что нерегулярной структурой обладают самые различные виды плазмы. Изучение свойств случайных неоднородностей плазмы является актуальной современной задачей, имеющей большое научное и практическое значение. В первую очередь это касается ионосферной плазмы и плазмы управляемого термоядерного синтеза (УТС).
Наличие случайных неоднородностей в ионосфере было впервые обнаружено в 40-х годах по диффузному или хаотическому поведению ионограмм вертикального зондирования. В настоящее время существование нерегулярной структуры ионосферы является признанным фактом [1-6], значение которого определяется геофизическим и
радиофизическим аспектами. Случайные неоднородности электронной концентрации тесно связаны с неустойчивостью и турбулентностью в верхних слоях атмосферы, оказывают влияние на крупномасштабные процессы переноса энергии и импульса и могут служить их индикаторами. Радиофизикам известны многочисленные эффекты, обусловленные нерегулярной структурой ионосферы. Это, например, замирание радиоволн, многолучевость, мерцание радиосигналов [7,8], различные виды рассеяния. Эти эффекты необходимо учитывать при проектировании систем связи, использующих ионосферу в качестве среды
распространения. Однако, несмотря на столь важные аспекты
существования ионосферных неоднородностей, имеющаяся о них информация далека от полноты. Не изучено в деталях пространственное и временное распределение их уровня, неясны причинно-следственные связи, приводящие к их образованию, не исследована их иерархическая роль в глобальной ионосферной кинетике и электродинамике. Эта ситуация тесно связана с положением в соответствующей области радиофизики, поскольку именно радиофизические методы дают основной объем
информации о нерегулярной структуре ионосферы, и основными потребителями этой информации являются специалисты по распространению радиоволн. Распространение волн в случайно-неоднородных средах как научное направление в последние десятилетия развивается очень бурно. Получено много интересных и важных результатов, как теоретических, так и экспериментальных. Вместе с тем, исследование воздействия нерегулярной структуры ионосферы на параметры радиосигналов изобилует белыми пятнами. Об этом свидетельствует внушительный перечень аномальных явлений, наблюдаемых при распространении коротких радиоволн, которые предположительно связаны с ионосферными неоднородностями, приведенный, например, в докладе [9].
Нерегулярная структура лабораторной плазмы привлекает к себе внимание исследователей в области УТС с 70-х годов, когда стало понятно, что порождающая ее турбулентность является одной из основных причин, препятствующих улучшению качества удержания плазмы [10,11,12]. Кроме того, случайные неоднородности необходимо учитывать при обработке результатов измерений средних значений электронной концентрации, температуры, магнитного поля и других величин [13]. Среди существующих методов диагностики в данной области, методы, использующие эффекты рассеяния электромагнитных волн, дают основной объем информации о случайных неоднородностях. Первоначально эти методы были заимствованы из ионосферной радиофизики. В настоящее время они развиваются независимо, приспосабливаясь к особенностям лабораторной плазмы. Несмотря на значительные достижения в усовершенствовании диагностических методов, физика УТС по-прежнему испытывает недостаток информации о нерегулярной структуре плазмы. Одной из основных проблем здесь, является несовершенство необходимого для интерпретации измерений теоретического аппарата, описывающего распространение излучения в случайно-неоднородной
Рис. 1.1. Изменение времени распространения импульса т (сек), вызванное многократным рассеянием как функция положения точки приема на поверхности Земли.
У, км
Рис. 1.2 Распределение г на линии магнитного меридиана, проходящей через источник (ось Оу) для различных значений уровня неоднородностей ёк - 0.003,0.005.