Введение к работе
Актуальность проблемы
Исследование возникновения н еволюции неоднородностен епектрон-ной концентрации является одним но основных вопросов фиоики ионосферы. Общепринятыми основными механистами их обраоовання в HV стоящее время считаются плаоменные неустойчивости, что и предопределяет их интенсивное теоретичесгое иоучение во всей мире. Наиболее важными но них являются градиентно-дрейфовая, Ролея-Тейлора и хонвер-гентная неустойчивости, которые и рассматриваются в представленной работе (далее они именуются неустойчивостями градиеытно-дрейфового типа).
Решение отой проблемы имеет большое научное и прикладное оначе-ние. Первое связано с поучением фиоичесхнх процессов в ионосферной ппаоме, приводящих і ее турбулиоации, что является одной ио составляющих фундаментальных исследований по фиоике плаоцы. В том смысле ионосфера может рассматриваться хах естественная, постоянно действующая плаоменная лаборатория. Получаемые теоретические реоультаты нужны для хоррехтпой интерпретации накопленного оа последние десятилетия огромного окспериыентапьного материала и постановки самих экспериментов, а также для интенсивно раовиаающегосл моделирования н прогнооирования состояния ионосферы. Кроио того появление неоднородностен может служить индикатором порождающих их динамических процессов в ионосфере.
Прикладное аначение этих исследований определяется тем, что информация об енергетичесхих н динамических характеристиках плаоменной ионосферной турбулентности (спектрах, скоростях переноса неоднород-ностей и пр.) необходима для решения многих практических вопросов радиосвяои\ радиолокации и т.п. Посколыу именно неоднородности концентрации ионосферной ппаомы во многом определяют условия распространения радиоволн декаметрового и метрового диапааонов. Несмотря на достаточно большое количество работ по той тематике, одесь, тем не менее, имеется много "белых пятен", осооенно при рассмотрении сред-неширотиой ионосферы. Все ото определяет актуальность дальнейших теоретических исследований раоличных механиомов формирования неоднородной структуры ионосферы и, в частности, данной диссертации.
Целью работы является теоретическое исследование ряда аспектов образования неоднородной структуры среднеширотной ионосферы на высотах Е и Р слоев плаоменными неустойчивостями градиентно-дрейфового типа. В частности, диссертация посвящена
исследованию неустоичивостеи в неолектростатичесхои приближении.
аналноу обнаруженного авторои нового иеханиоиа генерации не-однородиостей, являющегося частный случаем конвергентной ноустойчи-вости.
раовитию нелинейной теории неустоичивостеи, с целью объяснения ряда особенностей пространственных спектров мощностей неодлородно-стей.
исследованию градиентно-дрейфовой неустойчивости в среднеши-ротнои спорадической слое Б.
Научлая новизна.
і»
В диссертационной работе получен ряд оригинальных фиоичесхих ре-оупьтатов и уточнены нехоторые уже иовестные. Выведен теноор ди-епектрической проницаемости для вооыущений в плаоие в общей случае -иагнитоахтианой неоднородной плааиы с тохои, что позволило провести исследование неустоичивостеи градиентно-дрейфового типа в неолектро-статичесхои приближении. Рассмотрена саиая общая геоиетрия о&дачи, что поовопипо описать среднеширотную ппаоиу. Обнаружен новый вид неустойчивости ионосферной плаоиы. Проведен более точный учет диффузионных движений опехтронов в нелинейной теории неустоичивостеи, что привело к принципиально новоїху реоультату - и ал о и у спехтра. Осуществлена интерпретация рядг известных ранее охсперииентапьных результатов.
В диссертации выносятся; иа оащнту
1) Реоупьтаты исследования неустоичивостеи градиентно-дрейфового типа в неолехтростатичесхои приближении в Б и F слоях среднеширотной ионосферы. В той числе
а) вывод тензора диепехтрической проницаемости для возмущений хо
лодной магнитоьхтивной, неоднородной плаоиы с тохои
б) получение наиболее общих выражений для инхреиента неустоичи
востеи для произвольных широт.
в) исследование неустойчивости, связанной со слагаемыми вида (к
ho)(Ko ho) в инхреиенте (одесь к - волновой вехтор неоднородности,
Ко = VJYo/Ло и ho — единичный вектор в направлении геомагнитного
поля), при малой анизотропии неоднородностей.
г) оценка вклада вихревых поправок в развитие неустоичивостеи
градиентно-дрейфового типа в иоотериической неоднородной плаоие и
обоснование приионниости в огом случае епектростагнчесюго аеабац-
2КЄННЯ.
3) Реоупътаты исследования нового вида неустойчивости плаоыы, от-жрытого автором н наованного сиосовой неустойчивостью, х свяа&нныхи. с отим вывод ннхремевта обобщенной хонвергентнои неустойчивости, определяемый потехой оаряженных частиц. А также рассмотрение применение традиционной хонвергентнои неустойчмаостн для описания спорадического ело* Е я влияние на ее инхреиент высотных о&висимостей частот соударений.
3) Реоупътаты исследования неустойчивостей граднентно-дрейфового
типа в нелинейной приближении а среднеширотной ионосфере. В той
числе
а) исследование формы пространственного спектра мощности флукту
ации опехтронной хонцентрацки и дохаоательство наличия налом».
б) алално свяои пространственных спехтров мощности флуктуации
епехтронной гонцентрации и олехтричесхого поля.
4) Реоультаты применения общей теории неустойчивостей
градиентно-дрейфового типа для интерпретации ряда известных ранее
оксперкме.чт&лъных данных. В том числе
а) евлоь появления мелкомасштабных неоднородмостей с воолахнове-
нием спорадичесхого слоя Е
б) наличие нолоиа спехтра па масштабах порядка 1 хм; хроме того
предложена методиха идентификации градиентно-дрейфовой неустойчи
вости по величине масштаба, на хотором происходит иплом.
в) (зависимость величины спектрального индекса от амплитуды спех
тра.
Прахтпчесгаи цеапость
Полученные в диссертации реоультаты расширяют представления о фиоичесхнх процессах приводящих х турбупиоации ионосферной» ппммы, раовивают линейную и нелинейную теории неустойчивостей ионосферной плаоыы н обобщают ужо новостные реоультаты на проиовопьныв широты. Реоультаты диссертации могут испольооваться в целях диагностики ионосферы и интерпретации экспериментальных рсоупьтатов.
Лнчпый вклад автора в проведенные исследования. В работах [1-5] на основании поставленных автором совместно с научным руховодкте-пем оадач диссертантом были выполнены все аналитические выводы и численные расчеты. Работы [6-Ю] выполнены диссертантом полиостью самостоятельно.
Лпра&щия реоудьтатоо в иублпк&цнн
Освошше реоульт&ты диссертации докладывались на Международном саипоонуие "Неустойчивости и волновые явления в систеие ионосфера -териосфера" (Калуга, 1089 г.), на Международной школе по фкзике кос-шчвской ППАпиы (Россия, 1993), на VII в VIII Всесоюоных совещаниях по неоднородной структуре ионосферы (Якутск, 1989 г.; Абрау-Дюрсо, 1991 Г.), XVI И XVII Всесоюоных конференциях по распространению радиоволн (Х&ръкоо, 1990 г.; Ульяпооск, 1993 г.), а также на научных семинарах НИРФК. По теие диссертации имеется 5 публикаций в центральных жур-But&x, 2 публикации в сборниках АН СССР и 3 публикации в материалах всесоюзных совещаний в конференций.
Структура п объем работы
Диссертация состоит ва введения, четырех расщепов в оакпточения. Оал содержит 146 стр&иец машинописного текста, в той числе 21 страницу «шск& литературы (203 иавионоэышй), а также 15 рисунков (10 страниц),
