Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Кролл Н. -> "Основы физики плазмы" -> 66

Основы физики плазмы - Кролл Н.

Кролл Н., Трейвелпис А. Основы физики плазмы — М.: Мир, 1975. — 526 c.
Скачать (прямая ссылка): osnovifizikiplasmi1975.djvu
Предыдущая << 1 .. 60 61 62 63 64 65 < 66 > 67 68 69 70 71 72 .. 226 >> Следующая


п С \ CO (CO—СOce)/ ' 7

следует, что циклотронный резонанс на электронах происходит при со = (осе.

Когда о —сосе, электроны могут поглотить значительную долю энергии

волны и перейти на орбиты с большим радиусом, что приведет к нарушению ограничений, использованных при выводе тензора диэлектрической проницаемости для холодной плазмы. Поглощение плазмой электромагнитных волн при электронном циклотронном резонансе можно использовать для нагрева электронов плазмы. Вопрос о нелинейном взаимодействии между волной и заряженной частицей исследуется в гл. 10.
ВОЛНЫ B ПЛАЗМЕ. ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕІОПИСАНИЕ

155

10.4. Свистящие атмосферики со і

COce

В области частот, существен- /

но меньших электронной циклотронной частоты ((Oci < со (Oce)1 может распространяться только волна с правой круговой поляризацией. Дисперсионное уравнение в этой области частот (со <С сосв) имеет вид

= t/jE. (4.10.12)

П Cf (Oce

На фиг. 72 приведена дисперсионная кривая для этой волны. Из вида этой кривой следует, что ес- q

ли в такой среде создать импульс, содержащий много частот, Фиг. 72. Дисперсионная кривая свистов то высокочастотные компоненты (свистящих атмосфериков).

TTATTTAfTTT^fl лягттлпгтпяттстттхтгт. бтл Приведенный вид дисперсионной кривой в области ИМПульса распространялись ОЫ О) -> О был бы справедлив только при бесконечной

ВДОЛЬ СИЛОВЫХ ЛИНИЙ быстрее, ЧЄМ массе ионов, а также если бы ионов в системе совсем ^ гл не было Е17].

низкочастотные компоненты. Это

означает, что широкополосный приемник, расположенный достаточно далеко от передатчика, будет принимать сначала более высокие частоты, а потом более низкие.

Описанное явление было впервые обнаружено полевыми радиооператорами во время первой мировой войны, которые пользовались системами связи, действовавшими на частоте около 10 кГц. Случалось, что они слышали короткие сигналы, частота которых вначале была высокой, а затем понижалась; предполагалось, что они слышали шум от движущихся артиллерийских снарядов, сдвигаемый по частоте из-за эффекта Допплера. Правильное объяснение этого явления (принадлежащее Стори [16]) заключается в том, что при вспышке молнии на земле генерируется импульс электромагнитных волн, содержащий много частот. Этот импульс, попадая в ионосферу, возбуждает низкочастотную моду, которая распространяется в ионосфере вдоль силовых линий магнитного поля Земли до той точки, где силовые линии выходят из ионосферы. Часть энергии волны преобразуется на границе ионосферы в электромагнитное излучение и попадает на поверхность Земли, где может наблюдаться в виде свистов (свистящих атмосфериков) (фиг. 73). При этом часть импульса отражается и проделывает обратный путь в то полушарие, где он возник, отражается там и снова попадает в приемник, где воспринимается как второй импульс. Иногда удается принять четыре или пять последовательно убывающих по амплитуде свистов, возникших из одного и того же начального импульса.

Волна с подобным законом дисперсии, которая распространяется в натрии при низких температурах, называется геликоном. Вследствие высокой плотности электронов в натрии геликон распространяется с очень малой скоростью.

Временную задержку между прибывающими сигналами с различными ^гтотами о можно использовать для измерения плотности плазмы. Дисперсионное уравнение (4.10.12) позволяет получить выражение для групповой скорости свистов с определенными значениями о и Ar, т. е.

дсо 2 кс2

Hk ~ ~Щ,~ “се’

(4.10.13)
156

ГЛАВА 4

Фиг. 73. Образование свистящего атмосферика при вспышке молнии.

Волна распространяется вдоль силовой линии магнитного поля Земли до сопряженной точки в другом

полушарии.

и время прибытия сигнала с частотой со

\ 1ГШ= t cTz-^fe (4.10.14)

J du>/dk J 2с Т/окосг

[здесь было использовано уравнение (4.10.12) для выражения к через cob

Х/*з

Фиг. 74. Профили электронной плотности пе в зависимости от расстояния от центра Земли

в экваториальной плоскости [19].

Расстояние от центра Земли R измеряется в земных радиусах JSg. Вблизи 4JS3 в полдень заметен перегиб. Точки на графике, обозначенные по-разному, соответствуют различным дням лета 1963 г., получены при помощи спутника «Эксплорер-I». UT — всемирное время, LT — местное время.
ВОЛНЫ B ПЛАЗМЕ. ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

157

Солнце

28 июля 1963г. ZOOO UT

06

29 июля 1963г. 1000 VT

7 июля 1963г. 0400 UT

Фиг. 75. Полярная диаграмма расположения перегиба в экваториальной плоскости в зависимости от местного времени [19].

Сплошной линией показано среднее положение перегиба в периодьфредней стационарной геомагнитной активности (Kd = 2—4). Наблюдения проводились в июле и августе 1963 г. в Антарктиде. Пунктирная «ривая демонстрирует случаи повышенной активности, штриховая]кривая — пониженной активности.

Интеграл в (4.10.14) берется по пути, проходимому сигналом. Если частота волны находится вблизи электронной циклотронной частоты, то выражение <(4.10.14) нужно модифицировать следующим образом:
Предыдущая << 1 .. 60 61 62 63 64 65 < 66 > 67 68 69 70 71 72 .. 226 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed