Исследование ионосферного распространения радиоволн в высоких широтах: сб. науч. тр. Апатиты, 1990.

Настоящая работа посвящена исследованию влияния конфигурации зон вторже­ ния авроральных частиц на пространственное распределение параметров плазмы в зимней полярной ионосфере при помощи метода математического моделирования. В отличив от большинства работ, в которых численно моделировалось поведение высокоширотной ионосферы, нами учитывается высыпание не только авроральных электронов, но и протонов, необходимость учета которых была отмечена в / 6 / . Ниже наряду с результатами расчетов при разнесенных зонах вторжения мягких авроральных частиц, аналогичных результатам / 7 - 9 / , описано численное моде­ лирование пространственной структуры полярной ионосферы при задании замкну­ тых непрерывных зон высыпания авроральных электронов и протонов. Мы используем математическую модель конвѳктирующѳй полярной ионосферы о учетом теплового режима плазмы, а также высыпаний авроральных частиц / 6 , 10, I I / . Эта модель основана на численном решении системы уравнений переноса, состоящей из уравнений неразрывности, движения и теплопроводности положитель­ ных ионов, а также уравнения теплопроводности электронов. Решения отыскивают­ ся в пределах расстояний от земной поверхности 100-700 км вдоль силовых ли­ ний геомагнитного поля в пространственно трехмерной области, лежащей поляр­ ной 54° геомагнитной широты. Расчеты проведены для условий зимы (15 января) и низкой солнечной активности (F'I0 ?=70) с использованием модели конвекции А из работы / 1 2 / . Мы рассмотрели два варианта задания конфигурации зон высыпания авро­ ральных частиц. В первом варианте задавались по две разнесенных зоны высы­ паний авроральных электронов и протонов, лежащие в области каспа на дневной стороне и в авроральной зоне на ночной стороне. Во втором варианте задава­ лось по одной замкнутой ацѳнтрично расположенной кольцевой воне высыпаний авроральных электронов и протонов. В обоих вариантах экваториальные грани­ цы зон высыпания в ночном секторе соответствуют границе диффузных высыпа­ ний при низком уровне магнитной активности, а именно Кр- 0 / 5 / . Параметры вторгающихся электронных пучков задавались неоднородными вну­ три зон высыпаний: в каждой зоне они имели разные значения в приполюсной и в экваториальной частях. В области каспа на дневной стороне в приполюсной части задавались средняя энергия вторгающихся электронов Е„=0.15 кэВ и в е - О р Т U личина их потока на верхней границе І 0=5.4-ІО см~с о , в экваториальной части Е0=І кэВ, І 0=5-Ю7 см-2 с - *, причем значения параметров в указанных областях задавались одинаковыми в обоих вариантах. В остальной части зоны высыпаний авроральных электронов (вне области каспа на дневной стороне) з а - 7 о т давались в приполюсной области Е =0.5 кэВ, І п=6-І0 т с , а в оквато- 0 п п тО риальной области Е0=І кэВ, І о=6-І0 см с ..причем значения параметров з а ­ давались одинаковыми в обоих вариантах. Параметры вторгающихся протонных пучков задавались различными в об­ ласти каспа на дневной стороне и вне этой области (в остальной части зоны высыпаний авроральных протонов). В области каспа на дневной стороне зада­ вались средняя энергия вторгающихся протонов Е*=І кэВ и величина их потока на верхней границе 1^-2■10 см“2о- 1 ; в остальной части зоны высыпаний авроральных протонов Е*=ІО кэВ. Г = 4 - І 0 / см^о""1 . Значения параметров вторгающихся протонных пучков в названных областях зоны их высыпаний задавались одинаковыми в обоих вариантах. Отметим, что при выборе конкретных значений параметров вторгающихся электронных и про­ тонных пучков в разных областях зон их вторжения мы использовали сведения из работ / 5 , 1 3 , 1 4 / . Рассмотрим результаты расчетов пространственного распределения пара­ метров ионосферной плазмы при разнесенных зонах, высыпаний авроральных ча­ стиц ( р и а .І - 3 ) . Пространственное распределение параметров ионосферной плазмы без учета и с учетом высыпаний авроральных протонов во многом 57