Электромагнитные поля в биосфере. Том 1 - Красногорская Н.
Скачать (прямая ссылка):
[Е х Н]
~ jf?-------- • (2)
В этом случае по скорости перемещения облака можно определить поперечную компоненту ЭП в верхней атмосфере:
Ej. "яд х Я • (3)
Если возмущения, создаваемые облаком в ЭП атмосферы,заметны, то в качестве следующего приближения вместо формулы (2) используют более сложное выражение [Ъ]:
Z [f«it ; \ / Il+Vh *Н V [я2 к \ К )
пя
А*-\ -
ЖГ°« ’ м
где Я * - отнсшение педерсеновских проводимостей, проинтегрированных вдоль геомагнитной силовой линии соответственно при наличии и отсутствии ионизованного облака, (с - отношение чаототы столкновений ионов с нейтральными частицами к гирочастоте иснов, vH - поперечная скорооть нейтральных частиц.
Анализ формулы (4) показывает, что до высот примерно 130 км (где к » I) на средних широтах преимущественное влияние на движение ионизованного облака должен оказывать ветер, а выше 130 км - электрическое поле. Выражение для поперечной компоненты ЭП в экспериментах с искусственными бариевыми облаками
I *1.4 Г _ ->*
-? Л +1 Г ^ * . л-1 - -
Er-J-[-Vru хК + к%л-\)+1мгГ«хК
(5)
можно получить из формулы (4) для высот, где электрическое поле оказывает преимущественное влияние /&]. Поправка, вносимая членом №(viпа~^н)> мела» е°ли k < I, что справедливо для высот, больших 130 км, а также дая обычно создаваемых достаточно слабых облаков на высотах, больших '*180 км.
Поскольку свободные атомы и ионы испускают свет, соответствующий лишь отдельным спектральным линиям, светимость даже довольно плотного искусственного облака плазмы оказывается весьма низкой, чтобы отличить облако от фонового излучения неба, эксперимент (обычно с хоро--шо светящейся бариевой плазмой) проводится в сумерках, когда облако освещено Солнцем, а наблюдатели находятся в тени Земли. Солнечное излучение является постоянно действующим наиболее простым и доступным средством ионизации и возбуждения частиц искусственной плазмы.
Для определения напряженности ЭП необходимо провести фотографирование ионизованного облака из двух или более пунктов, чтобы на фотоснимках были гадин одновременно изображения и облака,и звёзд. По известным сферическим координатам звёзд определяют координаты характерных точек облака; по изменению координат во времени рассчитывают скорость его движения.
В целом метод искусственных ионизованных облаков более чувствителен, чем метод двойных зондов,- им измерены ЭП напряженностью менее I мВ/м. Этот метод овободен от многих недостатков прямых измерений приборами со спутников и ракет, а возмущения,вносимые облаком в из->-меряемые ЭП, существенно меньше, чем возмущения от космических аппаратов, и в ряде случаев их можно оценить с достаточной точностью. К сожалению оказалось, что ионизованные облака внооят в ионосферную плазму возмущения весьма сложной структуры, в определенной степени .. препятствующие простой интерпретации результатов наблюдений. Так,наряду с основным искусственно созданным облаком, которое сбняно выпускается где-то в области Р ионосферы, образуются т.н. "отраженные" облака в расположенных ниже ионосферных областях с высокой электрической проводимостью. Материалом для них служит естественная ионосферная плазма. Естественные процесоы развития возмущений приводят к образованию последовательности тонких полос в первоначальном облаке/9,107.
Скорость дрейфа ионосферной плазмы измеряют и не внося в неё ис-~ кусственных возмущений. Такие измерения проводят, наблвдая радиосигнал, некогерентно рассеянный на флюктуациях электронной концентрации в ионосфере, и определяя доплеровский сдвиг-его частоты. Это также весьма распространенный метод измерения ЭП /II,12] с высокой точность_ (до 0,3 мВ/м). Суммарное время, за которое удаётся получить данные о поле - порядка нескольких минут. Но у этого метода есть и очень существенные недостатки. Превде всего число радиоустановок, на которых возможно проведение измерений ЭП методом некогерентного рассеяния, очень ограничено, а их распределение по земному шару крайне неодно-~ родно. В измерениях определяется лишь одна компонента скорости дрейфа, а следовательно, лишь одна компонента электрического поля. Нако^ нец, дрейф плазмы может быть вызван не только действием ЭП, но и такими причинами, как движение нейтрального газа, сжатие и расширение ионосферы, внутренние гравитационные волны, потоки плазмы из протоно-сферы и др. Оценить роль этих факторов достаточно сложно.
Таковы основные методы измерения ЭП в атмосфере, нашедшие наибольшее распространение. Из числа менее распространенных упомянем лишь некоторые. Так,были проведены измерения ЭП при помощи зондов Дэнгмюра, представлявших собой два электрически изолированных полуцилиндра Дз7* По вольтамперной характеристике обоих полуцилиндров определялась эле-? ктронная температура и концентрация по обычной методике, а по разности токов &3 на полуцилиндрах при их отрицательном потенциале удавалось получить сведения о потоке плазмы. Если считать, что этот поток определяется дрейфом плазмы в электрическом и магнитном полях, то
