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.

1 .3 . Особенности естественных и искусственных излучений в высокоширотной ионосфере Одной из главных особенностей высокоширотной ионосферы является неравновасность ионосферной плазмы по многим параметрам: продольные и поперечные потоки заряженных частиц, неизотермичность и т .д . Эти особенности, отличающие высокоширотные области от других участков ионосферы, определяют основные характеристики линейных и нелинейных волновых процессов в высоких широтах. Линейные процессы. При отклонении параметров ионосферы от их равновесного состояния на некоторую критическую (пороговую) величину возбуждаются колебания ионосферной плазмы, которые в большинстве случаев носят электростатический характер. Детальное изложение этих вопросов и соответствующая библиография представлена в /29/. Случайная, нерегулярная структура ионосферы, связанная с этими колебаниями, играет важную роль при распространении естественных и искусственных электромагнитных излучений, В периоды авроральных возмущений интенсивные электромагнитные излучения попадают в высокоширотную ионосферу по магнитосферным каналам (дактам). Рас­ сеиваясь на случайных неоднородностях, это излучение приводит к возбуждению ионосферных волноводов с дальнейшим распространением в средние и низкие широты. Наряду с рассеянием, неоднородности играют важную роль в процессах трансформации волн, в частности, трансформации электростатических излучений в электромагнитные. Процессы рассеяния и трансформации носят резонансный характер. Попереадые сечения рассеяния и коэффициенты трансформации максимальны, когда размеры неоднородностей по порядку величины сравнимы с длиной волны (радиусом первой зоны Френеля). В спокойных условиях при возбуждении ионосферных волноводов более важную роль играют регулярные горизонтальные неоднородности (ионосферный провал, авроральный пик, полярная полость и др .). Захват электромагнитных излучений в ионосферные каналы происходит за счет рефракции на горизонтальных градиентах ионосферной плазмы. Захват и выход естественных излучений из ионосферы представляет интерес для дистанционной диагностики ионосферной и магнитосферной плазмы. В то же время распространение искусственных электромагнитных излучений в ионосферных каналах играет важную роль для дальней и сверхдальней радиосвязи. Ионосферные волноводы связаны с вертикальными градиентами показателя преломления. В настоящем разделе основное внимание будет уделено низкочастотным волноводам, характеристики которых потребуются для дальнейшего изложения. I . Волновод Земля-ионосфера. Резкий перепад проводимости на высотах нижней частиЮ- и Е-слоев позволяет во многих электродинамических задачах рассматривать нижнюю атмосферу как тонкий диэлектрический слой, ограниченный сверху (ионосфера) и снизу (Земля) относительно хорошими проводниками. Так образуется сферический волновод, в котором могут распространяться электромагнитные волны с различными частотами. Верхняя граница частот такого волновода зависит от дисперсионных характеристик ионосферной плазмы, которая становится прозрачной на частотах нескольких десятков мегагерц. Значение нижней границы частоты - нулевое, т.е . в волноводе Земля-ионосфера могут рас­ пространяться излучения сколь угодно низкой частоты, вплоть до постоянного тока. 33