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

На рис. 5.13 [59] показаны типичные электронные и ионные темпера­ турные профили в полярной области Е при наличии сильного электричес­ кого поля (85 мВ/м). Профили измерены в 14.21 UT 13.11.1979 г. Выше 120 км температура ионов увеличивается из-за джоулева нагрева сильным электрическим полем в соответствии с изложенным выше, где было пока­ зано, что эффективность джоулева нагрева для ионов намного больше, чем для электронов. На высоте 95 км и ниже электронная температура равна ионной, но имеет место сильный максимум между 100 и 110 км. Здесь Те в 2—3 раза больше Т{. На высоте 120 км имеется минимум Те, а выше температура электронов несколько увеличивается, но остается меньше Tt. Обычно считалось, что ниже высоты 120 км температура электронов, ионов и нейтралов одинакова. Полученные в [58] результаты необычны. Измерения показали, что ионная температура явно коррелирует с величи­ ной электрического поля. В работе [59] рассмотрен физический механизм повышения темпера­ туры электронов ниже 120 км . Были проанализированы возможности клас­ сических механизмов нагрева ионосферной плазмы и показано, что ни один из них не может объяснить аномально высокие электронные темпе­ ратуры ниже 120 км . Было высказано предположение, что нагрев электро­ нов вызывается плазменными волнами. На высотах области Е хорошо раз­ вита модифицированная двухпотоковая неустойчивость Фарли—Бунема и имеется связь между увеличением и разностью скоростей Ѵе и Vt. Было показано экспериментально, что нагрев электронов на высоте ~ 110 км имеет место тогда, когда выполняется пороговое условие для двухпотоко­ вой неустойчивости. Анализ, проведенный в [59] в квазилинейном прибли­ жении, показывает, что при электрическом поле Е і ^ 45 мВ/м нагрев плаз­ менными волнами может составлять половину от джоулева нагрева. 5.9. Нагрев ионосферы за счет химических реакций Нагревание ионосферной плазмы на высотах областей F и Е происходит при экзотермических ионно-молекулярных реакциях и реакции диссоциа­ тивной рекомбинации молекулярных ионов с электронами. Расчет скорос­ тей нагревания термосферы за счет многочисленных ионно-молекулярных реакций и реакций диссоциативной рекомбинации проведен в [60]. В ра­ боте [61] рассчитан нагрев нейтральных частиц и электронов указанными реакциями. Было показано, что диссоциативная рекомбинация для локаль­ ного нагрева электронного газа играет второстепенную роль. Вклад ионно­ молекулярных реакций в локальную скорость нагревания термосферы на всех высотах (области Е и F) также мал. Основной вклад в нагревание нейтралов выше 150 км вносит энергия, выделенная при реакциях диссо­ циативной рекомбинации молекулярных ионов. 5.10. Роль турбулентного перемешивания Под действием турбулентности происходит диссипация турбулентной энергии, в результате чего атмосфера нагревается. Но из-за турбулентной теплопроводности происходит ее охлаждение. Какой из этих эффектов 109