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.

Здесь индексы I и < относятся к ионам и электронам соответственно. Отметим, что дисперсионные свойства волновода очень чувствительны к соотношению легких и тяжелых ионов, поэтому в работа /177/ рассматриваемый волновод налван "химическим". На рис.I.21 покатан высотный профиль показателя преломления (1 .53 ). Из этого рисунка следует существование низкочастотного волновода, центр которого расположен на высоте около ЬОО км. Канализируемые волны являются быстрыми магнитозвуковими волнами, которые переносят энергию поперек силовых линий геомагнитного поля. Однако из-за неоднородности ионосферы магнитозвуковые волны трансформируются в апьвеновские. Трансформация способствует выходу захваченной энергии из волновода, так как апьвеновские волны переносят энер­ гию вдоль силовых линий геомагнитного поля, т.е . из области захвата. Наряду с этим, волны теряют энергию за счет диссипативных процессов в ионосфере. В работе /177/ най­ ден комплексный показатель преломления, по­ зволяющий опенить масштаб ослабления L, маг- нитоэвуковнх волн за счет диссипативных Рис .I.21. Высотная зависи- ‘фоцессов в ионосфере. Значения L состав- мость показателя преломления ляют около 4-7 тыс.км . Благодаря волноводу магнитозвуковых волн /177/. ' короткопериодические пульсации с частотой f > 0 .5 Гц, но меньшей ионно-циклотронной частоты, могут распространяться достаточно эффективно над Землей. Подробный анализ волновода на высотах F -слоя ионосферы приведен в главе 3. 5. НГР-волноводы в верхней__и внешней ионосфере. Высотный профиль показателя преломления в верхней и внешней ионосфере в ОНЧ-диапазоне имеет довольно сложный характер, связанный с немонотонной зависимостью частоты нижнего гибридного резонанса (НГР) от высоты. Частота НГР определяется тремя факторами: электронной циклотронной частотой, электронной плазменной частотой и эффективной массой ионов При этом - 1 — = y A i . , ------- - - г =* -А т + -Ц г , (1.54) ГПурф I fTVt ГТЧдсрф ^ 7 ( a Jр CvTg где - доля ионов l -го сорта. Вариации нижней гибридной частоты с высотой для типичных моделей верхней и внешней ионосферы приведены на рис.1.22а. Нижний максимум связан с максимумом электронной концентрацииF -слоя. Увеличение с высотой в области 700-1000 км обусловлено быстрым уменьшением эффективной массы ионов (область перехода от кислородных к водородным ионам). Последующее уменьшение иТг на высотах, больших 1000 км, связано с уменьшением плазменной и циклотронной частот. На рис.1.226 показан высотный профиль показателя преломления для излучений с частотой 5.25 кГц и волновыми нормалями, перпендикулярными маг­ нитному полю Земли. В некоторых областях поперечная компонента показателя преломления бесконечна или мнимая, однако волны в этих областях могут распро­ страняться, если угол между волновой нормалью и магнитным полем не равен 90°. На этом же рисунке показаны различные области волноводного распространения. Расчетами в лучевом приближении показано, что лучи в НГР-волноводе движутся, в основном, вдоль силовых линий геомагнитного поля вверх и вниз с 37