Жеребцов Г.А. Физические процессы в полярной ионосфере. Москва, 1988.

потерь. Интересно, что дрейф вниз и вверх мало сказывается на концентра­ ции ионов на малых высотах (ниже 250 км для 0 + и 350 км для N*'). Поэтому если спутник пересекает область обращения электрического поля ниже этой высоты (250 и 350 к м ) , то он не будет регистрировать су­ щественных изменений в концентрации ионов 0 + и N+ соответственно. Выше этих уровней изменения концентраций 0 + и N+ могут достигать величин самих концентраций. Влияние зонального электрического поля на ионный состав иллюстри­ руется рис. 5.11. Слева показаны высотные профили ионов 0 +, N+, Не+, рассчитанные для минимума солнечной активности, зимы, низкой геомаг­ нитной активности и при действии восточного электрического поля вели­ чиной 15 мВ/м. При этих условиях концентрации Не+ h N+ сравнимы меж­ ду собой на всех высотах выше ~350 км , а на уровне ~800 км концентра­ ции всех трех ионов ( 0 +, N+ и Не+) сравнимы по величине. Справа показаны результаты расчетов для максимума солнечной актив­ ности, зимы и низкой магнитной активности, но без зонального электри­ ческого поля. Видно, что ион Не+ становится вторым по важности ионом выше 400 км . В [52] приведены данные измерений, показывающие, что Не+ может быть доминирующим ионом в полярной шапке выше 600 км . 5.5. Нагрев полярной ионосферы Как видно из анализа физических процессов в полярной ионосфере, значительная часть этих процессов связана с нагревом полярной ионосфе­ ры. Нагрев вызывается почти всеми действующими факторами (электри­ ческим полем, заряженными частицами, волнами, движением нейтрально­ го воздуха и т.д.; см. [53—88 ]). Нагрев ионосферного газа приводит к из­ менениям скоростей химических реакций, динамического режима поляр­ ной ионосферы и др., а все это приводит к изменению электронной кон­ центрации. Ясно, что процессы, связанные с нагревом полярной ионосферы, являются узловыми, главными не только для понимания физики поляр­ ной ионосферы и термосферы, но и для понимания зарождения и протека­ ния мировых и ионосферных бурь, глобальной циркуляции атмосферы на разных уровнях, химического и ионного состава атмосферы и ионосферы Земли на разных широтах в различных гелиогеофизических условиях. 5.6. Нагрев ионосферы авроральными частицами При прохождении через атмосферу заряженные частицы вызывают ионизацию атомов и молекул, при этом часть ионов и атомов переходит в возбужденное состояние. Переход из возбужденного состояния в основное происходит путем излучения. Ионы N£ в возбужденном состоянии излу­ чают в первой отрицательной полосе и полосе Мэйнела, 0 +2 —в первой отрицательной полосе, 0 +(2Р) и 0 +(2 D) - в атомных линиях. При столкновениях кроме ионизации происходит также диссоциация, в резуль­ тате которой образуются атомы в возбужденных состояниях. Атомы О и N при переходе из возбужденного состояния в основное излучают в об­ ласти ультрафиолета и теряют энергию, которой достаточно для дальней­ шей ионизации. 105