Введение к работе
Актуальность проблемы
Исследование воаникновения и эволюции неоднородностей электронной концентрации я вллє тех одним но основных вопросов физики ионосферы. Общепринятыми основныии механизмами их обраоованил в настоящее время считаются плаоменные неустойчивости, что и предопределяет их интенсивное теоретичесхое иоучение во всей ігире. Наиболее важными ио них являются градиентно-дрейфовая, Ролел-Тейлора и конвергентная неустойчивости, хоторые и рассматриваются в представленной работе (далее они именуются неустойчивостями градиеятно-дрейфового типа).
Решение отой проблемы имеет большое научное н прикладное оначе-ние. Первое свяоано с иоучением фиоических процессов в ионосферной ппаоме, приводящих х ее турбулиоации, что является одной ио составляющих фундаментальных исследований по фиоихе ппааиы. В втои смысле ионосфера может рассматриваться хах естественная, постоянно действующая плаоменная лаборатория. Получаемые теоротнчесхие реоультаты нужны для юрреїтной интерпретации накопленного оа последние десятилетня огромного охспернментапьного материала и постановки самих експериментов, а тахже для интенсивно раовввающегося моделирования и прогнозирования состояния ионосферы. Кроме того появление неоднородностей можеі'служить индикатором порождающих их динамических процессов в ионосфере.
Прикладное оначение этих исследований определяется тем, что информация об энергетических я динамических характеристиках плаоменной ионосферной турбулентности (спектрах, схоростях переноса неоднородностей и пр.) необходима для решения многих практических вопросов радиосвяои\ радиолокации и т.п. Поскольку именно неоднородности концентрации ионосферной плаомы 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-неширотной ионосферы. Все ото определяет актуальность дальнейших теоретических исследований раштичяых механиомов формирования неоднородной структуры ионосферы и, в частности, данной диссертации.
Целью работы является теоретическое исследование ряда аспектов образования неоднородной структуры средиеширотной ионосферы на высотах Б и Р слоев плаеменнымн неустойчивостями градиентне-дрейфового типа. В частности, диссертация посвящена
— исследованию неустоичивостеи в неопехтростатичесхом приближе
нии.
"— анапнау обнаруженного авторои нового иеханиама генерации це-однородностей, являющегося частным случаек конвергентной неустойчивости.
раовитию нелинейной теории неустоичивостеи, с цепью объяснения ряда особенностей пространственных спехтров мощностей неодпородно-стей.
исследованию градиентно-дрейфовой неустойчивости в среднеши-ротном спорадической слое Б.
Научпая вовиоиа.
В диссертационной работе получен ряд оригинальных фиоичесхих ре-оупьтатов и уточнены некоторые уже иовестные. Выведен теноор ди-опехтричесхой проницаемости для вооыущений в плаоме в общем случае -магнктоахтивной неоднородной плаоиы с тохои, что позволило провести исследование неустоичивостеи градиентно-дрейфового типа в неопектро-статическои приближении. Рассмотрена самая общая геометрия «задачи, что поовопипо описать среднеширотную плаому. Обнаружен новый вид неустойчивое!-и ионосферной ппышы. Проведен более точный учет диф-фуоионных движений опектронов в нелинейной теории неустоичивостеи, что привело к принципиально новому реоультату - иолому спектра. Осуществлена интерпретация рядг известных ранее експериментальних рс-оупьтатов.
В диссертации выносится ыа оащнту
1) Результаты исследования неустоичивостеи градиеитно-дрейфового типа а неопехтростатичесхои приближении в Е и F слоях среднеширотиой ионосферы. В той числе
а) вывод тензора диепектрической проницаемости для воомущений холодной ыагнитоахтивяой, неоднородной ппаацы с тохои
6} получение наиболее общих выражений для инхремента неустоичивостеи для проиовольпых широт.
в) исследование неустойчивости, связанной со слагаемыми вида (к
ho)(Ko ho) в инкременте (сдесь к - волновой вектор неоднородности,
Ко = VNofffo и ho - единичный вехтор в направлении геомагнитного
поля), при малой аниоотропии неоднородностей.
г) оценка вклада вихревых поправок в раовнтие неустоичивостеи
градиентно-дрейфового типа в изотермической неоднородной ппьоме и
обоснование приионицости в отой случае елехтростатичесхоха іщд$іщ-
зкення.
3) Реоупътаты исследования нового вида неустойчивости ппаамы, от-грытого автором а нааванного сносовой неустойчивостью, и сала ан мы и с втии вывод инкремента обобщенной конвергентной неустойчивости, определяемый потоком оаряакенных частиц. А также рассмотрение применения традиционной конвергентной неустойчивости плі описанні спорадического слоя и влияние на ее инкреиент высотных аависяиостей частот соударений.
3) Реоупътаты исследования неустойчивостей граднентно-дрейфового
типа в нелинейном приближении в среднеширотной ионосфере. В той
числе
а) исследование форцы пространственного спектра мощности флукту
ации олектроннон концентрации и доказательство наличия колона.
б) аналио свлои пространственных спектров мощности флуктуации
епектрошюй концентрации и опектричссжого поля.
4) Реоультаты применения общей теории неустойчивостей
градиентно-дрейфового типа для интерпретации ряда новестных ранее
экспериментальных данных. В том числе
а) свяоь появления мелкомасштабных неоднородмостея с воонияиове-нием спорадического слоя В
6} наличие налом а спектра па масштабах порядка 1 км; кроме того предложена методика идентификации граднентно-дрейфовой неустойчивости по величине масштаба, на которой происходит иолом.
в) оаакснмость величины спектрального индекса от амплитуды спек
тра.
Пр&хтнчесжая ценность
Полученные в диссертации реоультаты расширяют представленні о фиоических процессах приводящих к турбулиоацин ионосферной» плаомы, раовивают линейную и нелиненную теории неустойчивостей ионосферной плаомы и обобщают ужо новостные реоультаты на произвольные широты. Реоультаты диссертации могут исполызоваться в целях диагностики ионосферы и интерпретации окспериыентальных реоупьтатов.
Личный вклад аптора в проведенные исследования. В работах [1-5] на основании поставленных автором совместно с научным руководителем оадач диссертантом были выполнены все аналитические выводы и численные расчеты. Работы [6-Ю] выполнены диссертантом полностью самостоятельно.
Апроб&дия рєоуаьт&тов в публикации
Основные реоультаты диссертации докладывались на Международной саипсоауие "Неустойчивости в волновые явления в системе ионосфера -«риосферь" (Калуга, 1080 г.), на Международной школе по фкзике хос-инчесхой тгашы (Россия, 1983), на VII в VIII Всесоюоных совещаниях по неоднородной структур* ионосферы (Якутск, 1989 г.; Абрау-Дюрсо, 1991 Г.), XVI И XVII Всесоюоных конференциях по распространению рапио-вояа (Харьков, 1990 г.; Ульяновск, 1993 г.). а также на научных семинарах ННРФИ. Qo feue диссертаций ииеется Б публикаций в центральных жур-вал&х, 3 публикации а сборниках АН СССР и 3 публикации в материалах есесоюоных совещаний в конференций.
Структура в объем работы
Диссертация состоит ка введения, четырех разделов и оакпюченкя. Она содержит 148 сгр&акц и&щвнопкеного текста, в той числе 31 страницу сакска Литературы (206 нышеноа&шш), к также 15 рисунков (10 стракац).
