Некогерентное рассеяние радиоволн в высокоширотной ионосфере / А. Л. Суни [и др.] ; Акад. наук СССР, Кол. науч. центр, Поляр. геофиз. ин-т. – Апатиты : [б. и.], 1989. – 182с.

Формула (8 8 ) справедлива, если -Ь £ 3 / 6 , 18/. В ионосфере это усло­ вие выполняется /24/, и при интерпретации результатов ионосферных измере­ ний приближение (8 8 ) является достаточным. Отметим, что полное сечение рассеяния (8 8 ) в изотермической плазме ( "t = 1 ) вдвое меньше сечения ( 8 2 ) , полученного для рассеяния на независимых электронах. Весьма упрощенную картину процесса рассеяния электромагнитной энергии в плазме можно получить с помощью привлекательных физических представле­ ний, лежащих в основе метода пробных частиц, разработанного М.Н.Розенблю- том и Н.Ростокером /25, 26/. По этому методу любая заряженная частица, рассматриваемая как пробный заряд, поляризует плазму и одевается экраниру­ ющим облаком, возникающим благодаря избытку зарядов противоположного зна­ ка и уменьшению заряда того же знака, что и у частицы. Поскольку для поля­ ризации плазмы требуется время, то вклад в экранирование дадут только те частицы, скорости которых порядка скорости пробного заряда. Для вычисления характеристик рассеяния достаточно просуммировать вклады от всех пробных частиц. Движущийся в плазме электрон вызовет смещение Соседних с ним электро» нов и не окажет практически никакого воздействия на медленные положительно заряженные ионы. Следовательно, движение электрона сопровождается движени­ ем облака пространственного положительного заряда, обусловленного образова­ нием электронной "дырки". Экранированный электрон нейтрален и представляет собой образование с равным нулю результирующим электронным зарядом. По­ этому рассеяние на экранированных пробных электронах оказывается очень слабым. С другой стороны, медленно движущиеся ионы приводят к смещению как соседних электронов, так и ионов. В этом случае эффекты экранирования напо­ ловину связаны с ионами и наполовину - с электронами. Пробный "одетый" ион также является нейтральным образованием, но содержит половину ионного и половину электронного заряда. Следовательно, рассеяние такой системой со­ ответствует рассеянию, обусловленному примерно половиной эффективного элек­ тронного заряда, который движется со скоростью иона и вместе с тем обнару­ живает характерные свойства электронного заряда. Эффективное число экрани­ рующих электронов в плазме примерно вдвое меньше, чем их имеется в среде. Поэтому полное сечение рассеяния будет вдвое меньше, чем в случае рассея­ ния на свободных электронах. Так как экранирующее облако следует за ионом, то в спектре рассеяния отражается доплеровский сдвиг, обусловленный движе­ нием иона. Конечно, в случае быстрых ионов эффект экранировки от других ионов может составить меньше половины суммарного эффекта экранировки, и в резу­ льтате быстрые ионы могут привести к более сильному рассеянию, чем мед­ ленные. Последнее обстоятельство объясняет, почему доплеровский сдвиг час­ тоты волн, рассеиваемых плазмой, не описывается простым гауссовым распре­ делением, которое можно было бы ожидать, исходя из максвелловского распре­ деления частиц по скоростям. Приведенные соображения показывают, что рассеяние больших длин волн в плазме существенно отличается от рассеяния на свободных электронах. Кро­ ме того, в этом случае рассеяние существенно зависит от частоты, отражая тот факт-, что в плазме кроме хаотических флуктуаций существуют флуктуации плотности, связанные с наличием специфических электромагнитных колебаний (плазменных волн), на которых происходит рассеяние радиоволн. На рис.4 приведена схематически зависимость спектрального распределе­ ния рассеянного излучения ф от частотного сдвига W для рассмотренных выше предельных случаев больших (сплошные кривые) и малых (штриховая кривая) длин волн. Для отрицательных со спектральная функция не приводит­ ся, так как в отсутствие направленных движений заряженных частиц плазмы она симметрична относительно нулевого смещения частоты. Штриховая кривая описывает процесс рассеяния на свободных электронах. Сплошные кривые ха­ рактеризуют процесс рассеяния не только на заряженных частицах плазмы, но и на ионно—звуковых и плазменных колебаниях. 28