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.

При написании выражений (.103), (.104) мы считали, что ионы плазмы находят­ ся в тепловом равновесии с нейтральными частицами ( Т р, = T-j- = Т и = Tj _ ) и массы их совпадают ( m ^ — m ?" = ''Я n = m j,) • Приведенные выше фор­ мулы удобны для расчета спектра рассеяния в случае, когда изменения концен­ траций положительных и отрицательных ионов происходят при постоянной величи­ не электронной концентрации. Если же сохраняется концентрация положительных ионов и происходит изменение концентраций отрицательных ионов и электронов, то в формулах (.103)—(.105) необходимо произвести замену N е на н ; = не / ( 1 + к ~ ) . Рассмотрим вид спектра рассеяния в предельном случае больших длин волн ( D e « I ) и высоких частот соударений ионов с нейтральными частица­ ми ( V a as v r » I ). В этом, типичном для исследования нижней ионосферы, случае для коэффициентов А ^ f ?справедливо приближение (9 3 ). Подставляя соотношение (93 ) в (.103), получаем: ф *\Г5 2 V{ с 1 + г к ) •[Г I С 1- 2Y Y + t (1+ 2 АТ Л * + 4 у? г у/г I i ч ■> (.106) Отсюда следует, что полуширина спектра на уровне половинной интенсивности определяется выражением /33,34/: (.107) В отличие от воздействия соударений, сужающих спектр рассеяния, отрицатель­ ные ионы его расширяют. При этом амплитуда центра спектра уменьшается. Воздействие отрицательных ионов на спектр подобно эффекту отсутствия тепло­ вого равновесия между электронами и ионами в плазме. Примеры спектральных кривых, рассчитанных по строгой формуле (.103), представлены на рис.7 при различных значениях параметра А.- /33/. По оси абсцисс отложена приведенная доплеровская частота ионов у ^ , по оси ор­ динат — спектральная функция Ф =ф //М ^ J(t. Расчеты проведены для изотер­ мической плазмы ( t = 1 ) , t > = 0 ° (обратное рассеяние вдоль магнитного поля Земли), Я ^ е = 0 .0315 , = Ю , 0 .7 , \/ М •’= 238 и час­ тоты излучения 224 МГц. Вычисления показывают изменения в форме спектра, на которые обращали внимание при анализе формул. Отметим, что представлен­ ные на рис.7 результаты хорошо согласуются с аналогичными расчетами, сде­ ланными в работах /34—36/ на основе решения гидродинамических уравнений. Вновь проводя контурное интегрирование функции (103 ) по всем доплеров- ским смещениям частоты, найдем г r j r c , N Г 2 т,2 , 1+ 2 V 1 ч ( l + q,2D|) 1^ е 1 + q ^2 D|+t (1 + 2 \ 1 ^ ° 8) Из (.108) следует, что при постоянной концентрации электронов полная мощ­ ность рассеянного излучения растет с увеличением концентрации отрицательных ионов. Численные оценки, сделанные в работе /33/, для частоты зондирования 224 МГц и параметров среды, соответствующих реальным условиям в ионосфе­ ре на высотах 7 0 -8 0 км, показывают, что при Л = .1 полное сечение рассе­ яния может увеличиться за счет отрицательных ионов на 50%, а при Л = Ю - на 80%. Увеличение рассеянной мощности происходит в ионной компоненте спектра и вызвано ростом эффективного числа электронов, участвую- 34