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

Передача тепла при джоулевом нагреве ионному газу более эффектив­ на, чем электронному. Прямой нагрев электронов электрическим полем величиной 10 мВ/м много меньше, чем нагрев их вторичными электро­ нами. С увеличением электрического поля эффективность джоулева нагре­ ва электронов растет как квадрат поля. Поэтому при Е± = 50 мВ/м нагрев электрическим полем становится доминирующим источником тепла для электронов на больших высотах. В полярной ионосфере, особенно во вре­ мя возмущений, электрические поля такой величины —явление обычное. Поэтому нагрев электронов электрическим полем там очень эффективный. Передача энергии (тепла) от электронов к ионам и нейтралам путем соу­ дарений (фрикционное нагревание) малоэффективно из-за большого раз­ личия в массах электрона и ионов (нейтралов). Зато передача энергии (тепла) от ионов к нейтралам очень эффективна, так как их массы прак­ тически равны. Поэтому можно считать, что нагрев нейтрального газа электрическим полем (джоулев нагрев) так же эффективен для нейтралов, как и для ионов. Для расчета этого нагрева можно использовать приведен­ ные выше формулы для ионов. Эффективность джоулева нагрева ионов больше, чем электронов. Но при условиях возмущений в авроральных широтах суммарный нагрев электронов (электрическим полем и потоками заряженных частиц) боль­ ше, чем ионов. Однако иногда наблюдается обратное, когда Tt больше Те. Этот факт мы рассмотрим позднее. Нагрев электрическим полем (джоулев нагрев) эффективен для уве­ личения температуры ионов и нейтралов и менее эффективен (при малых полях) как механизм нагрева электронов. Джоулев нагрев ионосферной плазмы по данным установки некогерент­ ного рассеяния в Чатанике исследовался в [55, 56]. В работе [55] полу­ чены высотные профили скорости нагрева. Получено, что максимум джоу­ лева нагрева в области Е расположен выше максимума плотности электри­ ческого тока I/і(/г) I и максимума o±Qi). Измерения показали, что эффек­ тивность нагревания атмосферы авроральной электроструей на порядок больше для положительных магнитных бурь, чем для отрицательных. Джоулев нагрев ионосферной плазмы и изменение горизонтальной составляющей магнитного поля А Н можно связать соотношением [47] Q,= а (АН)2. Магнитное возмущение АН на поверхности Земли создается главным образом ионосферными токами Холла. АН ~ hHE 1. Отсюда E' ~AHfE н. Значит, Qj = 2р (Е[)2 = (2 Р/( 2 Н)2)(Д Н)г = а(АН)2, а определяется гео­ метрией ионосферных токов, если 2 Р/ ( 2 ^ ) 2 постоянно, где ЕР и £н - педерсеновская и холловская проводимости. В работе [55] по данным одной положительной и одной отрицательной бухт были получены следующие величины а : для положительной бухты а - 58 • 10"4 мВ • м -2 • (нТл) "2, для отрицательной бухтыд = 4 • 10"4 мВ • • м ~2 . (нТл) ~2. В работе [57] была получена величина а = 7 • 10 "4 мВ • • м~ 2 • (нТл) ~2, одинаковая для обоих типов бухт. 107