Динамика плазменных неоднородностей декаметрового масштаба в различных областях атмосферы Земли

• Автор: Караштин, Анатолий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 291 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Неоднородности в Е-слое ионосферы
1.1. Возмущения плотности в слабоионизованной неоднородной плазме
1.1.1. Общие уравнения
1.1.2. Граничные условия
1.1.3. Электростатическое уравнение
1.1.4. Неоднородность плотности
1.1.5. Неоднородность частоты столкновений
1.1.6. Сводка итогов проведенного рассмотрения
1.2. Термодиффузионная неустойчивость
1.2.1. Динамика возмущений однородной слабоионизованной плазмы
1.2.2. Дисперсионное уравнение термодиффузионной неустойчивости
1.2.3. Влияние термодиффузии на неустойчивость Фарли-Вуне-мана
1.2.4. Кинетическое описание ионов
2. Самофокусировочные неустойчивости при воздействии мощных радиоволн
2.1. Самофокусировочная неустойчивость плазменных волн

2.1.1. Дисперсионное соотношение самофокусировочной неустойчивости плазменных волн
2.1.2. Самофокусировочная неустойчивость в однородной плазме
2.1.3. Сопоставление с результатами экспериментов
2.2. Нелинейная структуризация ионосферы
2.2.1. Группировка неоднородностей за счет самофокусировки волны накачки
2.2.2. Влияние нелинейной структуризации на распространение радиоволн в ионосфере
3. Радиолокационные исследования авроральной магнитосферы
3.1. Исследовательский радар стенда СУРА
3.1.1. Технические характеристики радара
3.1.2. Области использования радара СУРА
3.2. Теоретические оценки интенсивности магнитосферного радиоэхо
3.2.1. Рассеяние на ионно-звуковой турбулентности
3.2.2. Оценки для стенда СУРА
3.3. Техника альтернативного кодирования
3.3.1. Краткое описание техники альтернативного кодирования
3.3.2. Проблема земных отражений
3.3.3. Проблема избыточной оцифровки
3.3.4. Проблема нулевой задержки
3.4. Наблюдения радиоэхо от авроральной магнитосферы
3.5. Выводы
4. Декаметровое радиозондирование мезосферы

4.1. Режим работы радара и методика зондирования
4.2. Структура мезосферных радиоэхо
4.3. Сезонное поведение мезосферных радиоэхо
4.3.1. Высотно-временная зависимость интенсивности радиоэхо
4.3.2. Вероятности обнаружения радиоэхо
4.3.3. Обсуждение результатов
4.4. Углы прихода мезосферных радиоэхо
4.4.1. Распределение углов прихода радиоэхо
4.4.2. Обсуждение результатов
4.5. Одновременное радиозондирование мезосферы в КВ и СВ диапазонах
4.5.1. Использованные установки и режимы зондирования
4.5.2. Результаты наблюдений мезосферных радиоэхо в КВ и СВ диапазонах
4.5.3. Обсуждение результатов
5. Исследование радиоизлучения молниевых разрядов
5.1. Измерительный комплекс
5.1.1. Измерения квазистатического электрического поля и его вариаций
5.1.2. Измерения волновой формы КВ радиоизлучения
5.1.3. Измерения УКВ радиоизлучения
5.2. Коротковолновое радиоизлучение молнии
5.2.1. Наблюдения коротковолнового радиоизлучения с высоким временным разрешением
5.2.2. Обсуждение результатов наблюдений
5.2.3. Выводы

Будем считать магнитное поле однородным и направленным под углом а к вертикали, что можно считать справедливым в ионосфере практически всюду, за исключением приэкваториальной области. Для такой геометрии естественно использовать неортогональную, ненормированную систему координат, показанную на рисунке 1.1. Здесь ось z выбрана направленной вдоль магнитного поля В и имеющей длину орта, равную 1/cos а, что соответствует единичной вертикальной длине. Плоскость ху выбрана горизонтальной с осью у в плоскости магнитного меридиана, оба горизонтальных орта имеют единичную длину. Метрический тензор в этой системе координат имеет вид

1 О О

(1.8)
У 0 tga l/cos2a у Гиротропный тензор Ry (1.5) в данной системе координат имеет компонен-

^ Тр±_ гр п / cos a — гристо. ^
—туи/cos а г/jx/ cos2 a —Tpxtgot у гая sin a ~rp±tga r(iz J
(1.9)
где ryz = І-0Ц cos2 a + Г0х sin2 a.
Тензоры проводимости и диффузии существенно зависят от частот столкновений up через тензор Rp. С другой стороны, столкновения пропорциональны плотности нейтралов, которая в ионосфере меняется с высотой. Кроме того, тензор проводимости пропорционален плотности плазмы Nq. Учитывая эти зависимости явно, можно записать уравнения (1.7) в произвольной системе координат с постоянным метрическим тензором 'д в инвариантном виде, используя ковариантное дифференцирование