Исследования полярной ионосферы : сборник научных трудов.

О 2 и N 2 , зарядообменные процессы между ионами 0 + и атомами водорода, между протонами и атомами кислорода, амбиполярная диффузия и ветровое ув­ лечение ионов 0 + и Н+, их взаимное трение и электромагнитный дрейф. В урав­ нениях теплового баланса отражаются конвективный перенос тепла, работа сил давления, теплопроводность вдоль геомагнитного поля, нагрев электронного газа фотоэлектронами с учетом нелокального нагрева / 1 0 / и высыпающимися из магнитосферы электронами, джоулев нагрев ионного газа, упругий и неупругий теплообмен между нейтральным, ионным и электронным газами. Необходимые для расчетов п (Н+) значения концентрации нейтрального атомарного водоро­ да вычислялись в предположении диффузионного равновесия с граничным усло­ вием на высоте 5 0 0 км из модели нейтральной атмосферы Я к к и а - 1 9 7 7 / 1 1 / . Подробное описание членов, входящих в моделирующие уравнения для заряжен­ ных частиц, и значения констант можно найти в / 9 / . Граничные условия при интегрировании вдоль В задаются в северном и южном полушариях на высоте 1 7 5 км. Для концентраций п ( 0 +) и п (Н+ ) задаются значения, найденные из условий фотохимического равновесия; для т ем ­ ператур Tj и Т е - значения, найденные из уравнений теплового баланса, где процессами переноса тепла пренебрегали. Силовые трубки геомагнитного поля с L > 1 5 ( L - параметр Мак-Илвейна) считаются разомкнутыми. На этих трубках верхние граничные условия задаются на геоцентрическом расстоя­ нии в 1 5 земных радиусов в виде нулевых концентраций атомарных ионов и нулевых потоков тепла; тем самым имитируется режим полярного ветра в поляр­ ной шапке. В качестве начальных условий задаются нулевые концентрации а то ­ марных ионов и температуры заряженных частиц, равные температуре нейтраль­ ного газа. Интегрирование уравнений непрерывности и теплового баланса вдоль В осуществляется потоковым вариантом метода прогонки с переменным шагом интегрирования. Число узлов сетки вдоль В меняется от трех на самой низкой экваториальной силовой пинии до 1 4 4 на полюсе. Шаги интегрирования по ши­ роте и долготе составляют 5 и 1 5 ° , соответственно. В блоке расчета электрических попей численно решается уравнение для потенциала <f электрического поля: ш = о . ( 1 ) где 6 - тензор ионосферной проводимости; V - вектор среднемассовой скорости нейтрального газа; j m - плотность магнитосферного электрического тока. Уравнение (1 ) интегрируется по толщине токонесущего ионосферного слоя с использованием предположений о независимости Е от высоты в этом слое и ■ об отсутствии вертикальных токов на нижней границе ( h = 8 0 км), после чего задача нахождения Ч’ сводится с двухмерной и решается методом итераций (методом нижней релаксации) в геомагнитной сетке координат. В ка­ честве магнитосферных источников электрического поля задаются продольные токи зон 1 и 2, совпадающих с геомагнитными параллелями 7 5 и 6 5 ° , соот­ ветственно. Токи в зоне 1 втекают на утренней стороне, а вытекают на вечер­ ней. Токи зоны 2 имеют противоположное направление. Входные данные. Расчеты проводились для магнитоспокойных условий весеннего равноденствия в минимуме солнечной активности ( P j q = 1 0 0 ). Скорость фотоионизации рассчитывалась с использованием спектра солнечного ультрафиолетового излучения / 1 2 / . Интенсивность ночного рассеянного излуче­ ния Солнца выбиралась равной 5 кР в линии 1 2 1 . 6 нм и 5 кР в линиях 1 0 2 . 6 , 5 8 . 4 и 3 0 . 4 нм. Скорость корпускулярной ионизации рассчитывалась по / 1 3 / с экспоненциальным энергетическим спектром высыпающихся частиц. Зона высыпания мягких электронов с характерной энергией 0 . 2 кэВ принята круговой, совпадающей с геомагнитной широтой 8 0 ° . Зона высыпания электро­ нов из плазменного слоя с характерной энергией 5 кэВ - серпообразная, цент­ рированная на полночь й геомагнитную широту 7 0 ° . Потоки высыпающихся ч а с - 59