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.

и линейнгЧ трансформации. Для простейших моделей ионосферы собственные колебания волновода описываются дисперсиошшм соотношением в аналитической форме, определяющем зависимость частоты отР от горизонтальной компоненты волнового вектора kt и индекса р, характеризующих структуру поля в вертикальном направлении. В частности, для бесконечно проводящих Земли и ионосферы дисперсионное соотношение имеет вид иЗр=сг(к* +ргяг5К5), где К - высота ионосферы, р=0 ,1 ,2 ... В таком волноводе могут распространяться волны разной поляризации CIEM, IE , ТМ) и возбуждаться поперечные резонансы, для которых горизонтальные компонента волнового вектора и групповой скорости равны нулю. Поля резонансных колебаний представляются горизонтально симметричными волнами, а волновод можно рассматривать как открытый резонатор. Резонансные частоты охр= рЭГс/h , добротностьQ-ReuJ/2Imu> и горизонтальный масштаб колебаний L ~ V Im k t бесконечны. В реальных условиях потери на стенках резонатора Земля-ионосфера и гиротропные свойства ионосферной плазмы определяют конечную добротность, горизонтальный масштаб и поляризацию колебаний. Если источник достаточно протяженный, а добротность волновода высокая, то можно ожидать, что значительный вклад в наблвдаемые поля будут вносить резонансные колебания. Поперечные резонансы могут возбуждаться наземными передатчиками, молниевыми разрядами, низкочастотными излучениями магнитосферного происхождения. В экспериментальных исследованиях обнаружены максимумы излучения на частотах около 2 и 4 кГц, соответствующие поперечным резонансам с р=1 и р*=2 ( см. главу 4 ). Спектральные характеристики обнаруженного излучения зависят от поляризации /187/. Исследования резонансов представляют интерес для диагностики ионосферы и глубинного электромагнитного зондирования Земли. В настоящем параграфе рассмотрены спектральные и поляризационные характеристики поперечных резонансов, в основном, с р=1 и их связь с параметрами ионосферы в высокоширотных областях /5,39/. Отметим, что наиболее благоприятные условия наблюдения резонансов существуют на авроральных широтах, где важную роль в возбуждении собственных колебаний играют источники ионосферного и магнитосферного происхождения, а профили электронной концентрации ионосферы обеспечивают высокую добротность резонатора в условиях геомагнитных возмущений, сопровождаемых высыпанием мягких частиц. Для определения характеристик резонансных колебаний с учетом диссипативных процессов и гиротропных свойств ионосферной плазмы рассмотрим решение волнового уравнения для горизонтально симметричных волн в плоскослоистой среде. В случае вертикального магнитного поля имеем k* Ej. =0 , (3.8) Х’де j .= l ,R - обыкновенная и необыкновенная моды, соответствующие волнам левой и правой поляризапии, k^n^ ko.ko ^or /c.nj, - показатель преломления. Система (3 .1 ) состоит из двух независимых уравнений второго порядка, что означает отсутствие линейной трансформации волн и при наличии потерь в среде. Уравнения (3.8) дополняются граничными условиями: импедансными условиями на поверхности Земли и условиями излучения в верхней ионосфере. Для каждой из мод имеем: d E j./d z - 1клЕ А=0 , z =z„ E^=0 , i =0 ^3*9 ^ Система однородных уравнений (3 .8 ) вместе с однородными граничными условиями (3.9) описывает задачу о собственных значениях. Собственные числа задачи 70