Труды КНЦ вып.5. ГЕЛИОГЕОФИЗИКА. 8/2019(10)

Введение С помощью высокоширотных наземных измерений на очень низких (ОНЧ, 3-30 кГц) частотах регистрируется большое количество естественных радио эмиссий магнитосферного происхождения. Среди них можно выделить хоры, авроральные хиссы, дискреты, квазипериодические (QP) эмиссии, свисты и другие [1]. Такие волны существуют только в замагниченной плазме [2] и имеют круговую поляризацию. В магнитосфере ОНЧ эмиссии могут иметь широкий диапазон волновых нормалей, однако в волновод Земля-ионосфера могут проникать только те волны, у которых волновая нормаль лежит внутри конуса выхода Ѳ<90°, где Ѳ - угол между волновым вектором и вертикалью к земной поверхности. На электромагнитное поле ОНЧ волн магнитосферного происхождения в волноводе Земля-ионосфера оказывают сильное влияние профиль электронной концентрации нижней ионосферы и профиль проводимости земной коры. В то время как влияние ионосферного профиля на распространение ОНЧ волн, регистрируемых наземными приемниками, всесторонне изучено, влияние нижней границы волновода до сих пор не рассматривалось. Во многих работах проводимость земной поверхности считается бесконечной, что хорошо выполняется для морской воды и высокопроводящей породы. Однако фактическая проводимость литосферы может варьироваться от erg=10"5 См/м и меньше до ag=l0 '3 См/м [4]. Далее будет показано, что проводимость земной поверхности существенно влияет на поле ОНЧ волн в областях, где ag<№~4 См/м, таких как Кольский п-ов и Фенноскандия. Поскольку электромагнитной поле любой волны может быть представлено как сумма плоских волн, в данной работе мы рассчитали компоненты поля одиночных плоских волн с волновыми нормалями, ограниченными конусом выхода. Рассматриваемые ОНЧ волны распространяются в волноводе Земля-ионосфера и многократно отражаются от его верхней и нижней стенок с учетом проводимости земной коры. Вследствие того, что большинство наземных измерений ОНЧ включают горизонтальные магнитные компоненты, мы представили результаты моделирования в квадратах амплитуд горизонтального магнитного поля в часто используемом диапазоне частот 1-12 кГц. Расчет проводился от высоты 140 км, где отражениями волн от верхних ионосферных слоев в диапазоне 1-12 кГц можно пренебречь. Отражение плоских волн от полупроводящей земной поверхности Поле плоской волны при отражении от полупроводящей земной поверхности зависит от ее поляризации. В зависимости от типа поляризации различают ТМ (transverse magnetic) и ТЕ (transverse electric) волны. В ТЕ волне магнитное поле лежит в плоскости падения, а в ТМ волне оно ей перпендикулярно. Далее мы будем использовать систему координат, в которой ось X направлена на север, ось Y - на восток, а ось Z - вниз. Пусть сумма ТЕ и ТМ монохроматических плоских волн с временной зависимостью вида e1C0t падает из вакуума на полупроводящую поверхность под углом Ѳ<90° к оси Z и под углом (р к оси X. Амплитуды напряженности электрического поля обозначим как Е те и Е тм , а сдвиг фаз ТЕ волны 139