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.

Г л а в а 1. ТЕОРИЯ НЕКОГЕРЕНТНОГО РАССЕЯНИЯ РАДИОВОЛН НА ФЛУКТУАЦИЯХ ПЛОТНОСТИ В ПЛАЗМЕ При распространении электромагнитных волн в плазме вследствие их взаи­ модействия с флуктуационными колебаниями среды появляются волны с частота­ ми и волновыми векторами, т.е. направлениями распространения, отличными от частоты и волнового вектора первичной волны. Происходит так называемый про­ цесс рассеяния. Механизм появления рассеянных волн сводится к изменению ха­ рактера движения входящих в состав среды зарядов под действием поля падаю­ щей волны. Это изменение приводит к излучению новых — рассеянных волн. Во многих работах при вычислении спектра мощности некогерентно рассе­ янного поля считается, что ограниченный объем однородной плазмы облучается плоской монохроматической волной, и основное внимание уделяется определению пространственно-временного спектра флуктуаций плотности электронов в плазме. При таком подходе, как правило, пренебрегают рядом моментов, существенных для практики: импульсным характером зондирующего сигнала, отличием излучае­ мого поля от поля плоской волны из-за особенностей передающей антенны, фильтрацией принимаемого сигнала и т.д. Как следствие, такой подход не позво­ ляет проанализировать влияние перечисленных факторов на результаты экспери­ мента. Поэтому ниже получим выражения для рассеянного поля с учетом спосо­ бов излучения и приема сигналов и исследуем влияние параметров конкретной установки на измеряемые величины. .1.1. Постановка задачи и основные уравнения Задачу о рассеянии радиоволн в плазме можно сформулировать следующим образом /6/. Пусть на плазму, занимающую некоторый объем V , от источника радиоволны, расположенного в точке 7 0 в направлении единичного вектора падает волновое поле E 0 ( r f t ) (рис.1). При этом предполагается, что средняя частота падающей волны С0о значительно больше плазменной частоты электронов Я. е , их гирочастоты со^ и часто­ ты электронных соударений . Поэтому электромагнитная волна в основ­ ном проходит через плазму; затухание, обусловленное рассеянием и поглощени­ ем, несущественно, и для каждой заряженной частицы в рассеивающем объеме первичное поле имеет одну и ту же интенсивность. Кроме того, допускается, что поле первичной волны не превышает критического значения и не изменяет состояния плазмы. Требуется найти поле рассеянной волны Es ( r , t ) на расстоянии ( Г - г I от точки рассеяния G в направлении единичного вектора Л S=(г - г ')/\r-~r ' I . При расчете рассеянного поля считаем, что относи­ тельные флуктуации параметров плазмы достаточно слабы, а рассеянное поле мало по сравнению с полем первичной волны. Это позволяет учитывать только однократно рассеянное поле, т.е. ограничиться нахождением рассеянного поля в приближении Борна /7/. Для решения задачи рассеяния будем использовать комбинированный под­ ход, при котором процесс распространения рассеянной волны описывается теми же макроскопическими уравнениями, что и падающей, а для определения тока рассеяния используются более глубокие представления о взаимодействии в сре­ де /5/.. 5