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.

Нулевое значение нижней критической частоты связало с отсутствием боковых стенок в рассматриваемой волноводе и, следовательно, между его верхней и нижней границей может существовать постоянная разность потенциалов. Такая разность потенциалов действительно существует. Она достигает по порядку величины сотен тысяч вольт и проявляется в виде вертикального электростатического поля вблизи поверхности Земли. Медленные вариации напряженности электрического поля хорошо согласуются с ионосферной конвекцией в области высоких широт, с уровнем глобальной грозовой активности и могут рассматриваться как процессы заряда - разряда конденсатора Земля-ионосфера. С учетом этих свойств волновода Земля-ионосфера в различных случаях употребляются разные термины - "волновод", "резонатор" и "конденсатор" /17/. Термин "волновод" обычно употребляется при исследовании электромагнитных излучений в полости Земля - ионосфера с длиной волны, значительно меньшей радиуса Земли. Если длина волны сравнима с размерами земного шара, то более уместным термином является "резонатор". При этом затухание излучений на длине экватора не должно быть слишком большим, иначе не возникнет интерференция между волнами, огибающими земной шар в противоположных направлениях, и резонансы наблвдаться не будут. Согласно экспериментальным данным затухание в волноводном.канале Земля-ионосфера на низких частотах действительно мало, так для J ■ 10 Гц (А= 3-10 км) оно составляет около 0 .2 дБ /тыс.км. Эго означает возможность интерференции волн, огибающих земной шар. Термин "конденсатор" обычно используется при изучении квазистатических электрических явлений. При этом характерная длина волны значительно превосходит размеры Земли. Резонатор Земля-ионосфера имеет довольно сложную геометрию. Проводимость Земли в пределах скин-слоя не является постоянной величиной, а изменяется от точки к точке. Ионосфера также представляет собой су*ду, неоднородную как в вертикальном, так и горизонтальном направлениях. При решении задач об электромагнитных колебаниях в резонаторе не представляется возможным учесть все перечисленные факторы, поэтому обычно ограничиваются упрощенными моделями, позволяющими определить основные характеристики резонатора. Простейшей моделью является конфигурация, в которой Земля и ионосфера представляют две концентрические сферы с радиусами А и В соответственно. Ширина зазора (высота ионосферы) К = В-A. В таком резонаторе существуют две серии собственных частот. Первая, низкочастотная серия, соответствует длинам волн, укладывающимся целое вдело раз вдоль окружности земного шара ~ ( c / 2 !T tR E) •п = 7.5 •п ( Ги.) . (1.45) Резонансные частоты этой серии изменяются от нескольких герц до десятков герц и называются шумановскими резонансами. Другая - высокочастотная - серия, связана с поперечным размером резонатора F n ~ ( c / 2 h ) - n « 3 0 0 -fn . (1.46) Рассмотренная идеализированная модель позволяет оценить значения собственных частот резонатора (оценки собственных частот -fп превышают экспериментально наблкщаемые не более чем на 25%), однако она не дает возможности оценить добротность, поскольку при решении задачи в принятом приближении отсутствуют потери электромагнитной энергии. Учет конечной проводимости Земли, реального высотного профиля электронной и ионной составляющих нижней ионосферы и геомагнитного поля позволяют определить более точные и детальные характеристики волновода Земля-ионосфера. 34