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.

диэлектрической проницаемости /37/: л 6 с ~ « г Ео / ^ m T u jz (1.63) 3. Магнитная нелинейность. Магнитная нелинейность связана с влиянием магнитного поля волны В на движение электронов. При учете влияния магнитного поля сила Лоренца становится нелинейной. Действительно, под действием переменного элекхрического поля волны Е электроны приобретают переменную скорость 1Г~Е. Магнитное поле волны В ~ Е . Нелинейная сила Лоренца F «V B ~ E возмущает основное (линейное) движение электронов и приводит к изменению диэлектрической проницаемости д 6 м ~ « Е 0 / 2 moJc . (1.64) Оценки нелинейных величин диэлектрической проницаемости в поле электромагнитной волны на основании формул ( I .5 7 ) ,(1 .63 )-(1 .64) показывают, что основную роль в нижней и верхней ионосфере играют тепловые нелинейности. Так, для oJ~lo о"' Е = 30 мВ/м и высоты и » 100 км по порядку величины д Б и . д 6 с~ ( 0 , д 6 м~Ю-5. При оценках рассмотрен фрикционный механизм тепловой нелинейности. Из формул (1.5 7 )-(1 .58), (1.63)—(1.64) следует также, что нелинейные токи в случае тепловой и стрикционных нелинейностей являются кубичными по полю ( j~ E ), а магнитной - квадратичными ( ^ Е ). Этот факт имеет важное значение для диагностики нелинейных процессов. Рассмотренные нелинейности приводят к большому многообразию нелинейных процессов в ионосферной плазме, которые могут быть разделены на процессы еаыовоздействия и взаимодействия волн. Отметим, что такое деление нелинейных волновых эффектов является удобным, но не всегда может быть физически обосновано и поэтому носит несколько условный характер. Эффекты самовоздействия связаны с нелинейными поглощением, рефракцией, отражением, дисперсией и т .д . Нелинейное поглощение при самовоздействии волн в нижней ионосфере обусловлено омическим нагревом плазмы. В случае неотклоняющего поглощения, когда показатель преломления а значительно больше показателя поглощения 76 (»>>> / ), а частота волны иг много больше циклотронной частоты электронов uSB ( из » uXg) , •у , 3 7^ 2 naJ + " (1.65) Здесь oJP - плазменная частота. Из этой формулы следует, что в области ионосферы,’ где ^ » аТ , Нагрев электронов в поле электромагнитной волны приведет к дополнительному поглощению. В этом случае более мощные монохроматические излучения будут поглощаться сильнее, чем слабые, а модулированные электромагнитные сигналы будут в основном демодулироваться. Набольших высотах, где Ъ « и з , будет наблюдаться обратная картина: ионосферная плазма при воздействии мощного излучения будет "просветляться". Отметим, что при высыпании "мягких” авроральных электронов (нижняя граница ионосферы располагается на больших высотах) нелинейное поглощение будет приводить преимущественно к просветлению ионосферы, а при высыпании "жестких" электронов ("низкая" ионосфера) - дополнительному поглощению. Нелинейная рефракция приводит к новым особенностям в распространении пучков вода. Концентрация плазмы, а, следовательно, и показатель преломления волн возмущены в области пучка, что приводит к искривлению траектории лучей. Они могут собираться (сжатие пучка) - это самофокусировка. Возможна и дефокусировка - процесс нелинейного расширения пучка. Оба эти случая реализуются в ионосфере. В Е-слое ионосферы коэффициент рекомбинации падает с ростом температуры (формула 1 .30 ). При этом концентрация электронов и ионов 40