Смирнов, В. С. Волновые процессы в полярной ионосфере / Смирнов В. С., Остапенко А. А. ; Акад. наук СССР, Кол. науч. центр, Поляр. геофиз. ин-т. – Апатиты : [б. и.], 1988. – 114 с.

условиях существенно меньше длины свободного пробега и близок к характерным длинам плазменных волн. Регулярные и нерегулярные неоднородности ионосферы обеспечивают высокую эффективность линейной трансформации исходной электромагнитной волны в продольные собственные колебания плазмы /24,35/. Следует ожидать, что в высокоширотной, особенно в авроральной ионосфере, с ее широким спектром интенсивных неоднородностей этот процесс должен носить более выраженный характер. В результате этих исследований удалось достичь понимания, по крайней мере , качественного, основных механизмов формирования искусственных неоднородностей ионосферной плазмы. Эти механизмы связаны с самофокусировкой и резонансным поглощением радиоволн в плазме /24/. Если амплитуда поля электромагнитной волны по какой-либо причине возрастает в некоторой области плазмы, то в этой области начнется более интенсивный нагрев электронов. Это приведет к уменьшению концентрации электронов и ионов благодаря выталкиванию плазмы из нагретой области. Уменьшение концентрации плазмы увеличивает показатель преломления волны п* =< - 4 ГГеги/ т ы 4 . Это приводит к фокусировке - траектории лучей сгущаются в области увеличения п , поле волны возрастает, а нагрев увеличивается. Выталкивание плазмы и фокусировка становятся более сильными и т.д . Возникающая таким образом положительная обратная связь между возмущениями электронной концентрации и амплитудой поля волны приводит к развитию тепловой самофокусировочной неустойчивости. Неустойчивость приводит к формированию крупномасштабных неоднородностей ионосферной плазмы. Характерный поперечный размер неоднородностей £ больше или порядка длины волны £ /Л >1 • (4.50) Неустойчивость имеет наибольший инкремент в области отражения волны (область каустики), где поле резко увеличивается за счет уменьшения показателя преломления и отраженной волны /37/. Самофокусировочная неустойчивость связана с нагревом электронов в поле сильного электромагнитного излучения. Нагрев »три этом предполагается в основном омическим, связанным со столкновительнымн потерями энергии волны. В то же время в F -слое ионосферы столкновения электронов сравнительно редки, поэтому собственные колебания в этой области будут слабозатухающими. При выполнении определенных резонансных условий волны накачки будут возбуждать собственные колебания, что приведет к аномальному (бесстолкновительному) поглощению. Одним из таких процессов является параметрический распад поперечной волны накачки на две продольные волны. Наиболее эффективным меха­ низмом возбуждения собственных колебаний в ионосферной плазме является линей­ ная трансформация поперечной волны накачки в продольные плазменные волны на стационарных или квазистационарных неоднородностях плазмы с поперечными раз­ мерами, значительно меньшими длины волны г / А « 1 . (4.51) Неоднородности, если они находятся в области плазменных резонансов, являются резонаторами, эффективно возбуждаемыми волной накачки. Этот процесс приводит к быстрому росту мелкомасштабных неоднородностей. Действительно, нагрев электронов продольными волнами усиливает неоднородности, что в свою очередь ведет к росту коэффициентов трансформации с последующим дополнительным нагревом и т.д . Возникающая таким образом неустойчивость называется резонансной. В ионосферных условиях она развивается в иоле волны обыкновенной поляризации в области отражения. Частота волны должна быть больше циклотронной частоты электронов. Волны необыкновенной поляризации не проникают до высот плазменного резонанса, отражаясь на меньших высотах. 99