3. Возмущение проводимости постоянного тока в нижней ионосфере

При решении разнообразных радиофизических задач удобно пользоваться не величинами плазменных возмущений, а соответствующими величинами возмущений проводимости плазмы, которая непосредственно входит в состав материальных уравнений. Рассмотрим возмущения проводимости постоянного тока ионосферной плазмы в области D, которые вызываются присутствием собственного мощного мезосферного электричества. Это соответствует случаям, когда круговая частота электромагнитного поля , а сама плазма выступает в роли проводника, а не диэлектрика. Подобную физическую картину можно наблюдать и при выполнении условия (здесь – эффективная частота соударений ионов с нейтральными частицами). Для этого диапазона частот в большинстве случаев ( – проводимость тока положительных ионов, – проводимость тока отрицательных ионов), поэтому с радиофизической точки зрения важными являются, в первую очередь, возмущения электронной проводимости . Для относительных возмущений плазменных проводимостей имеем (см. также раздел 1)

(2.1)

Здесь

(2.2)

где

– средняя масса положительных ионов;

– средняя масса отрицательных ионов;

– эффективная частота столкновений электронов с нейтральными частицами;

– эффективная частота столкновений положительных ионов с нейтральными частицами;

– эффективная частота столкновений отрицательных ионов с нейтральными частицами.

Для низкочастотного случая кинетический коэффициент [14] , а , кинетические коэффициенты для ионных проводимостей здесь практически не отличаются от единицы [14], поэтому учитываться не будут.

Из (2.1) видно, что присутствие мощного мезосферного электрического поля приводит к уменьшению суммарной (то есть в нашем случае электронной) проводимости плазмы на нижней границе ионосферы вследствие преобладающего влияния возмущений на величину . При этом ионные проводимости могут даже увеличиваться вследствие отсутствия здесь зависимости эффективных частот столкновений ионов от температуры электронов, но вкладом этого увеличения в суммарную проводимость плазмы можно пренебрегать. Эффект уменьшения суммарной низкочастотной проводимости плазмы эквивалентен увеличению высоты нижней границы ионосферы для ОHЧ и HЧ радиосигналов. Это увеличение может достигать в дневных условиях 4–7 км и 5–8 км ночью при В/м. Hапротив, при исчезновении возмущающего электрического поля эффект будет носить обратный характер, то есть высота нижней границы ионосферы для ОHЧ и HЧ радиосигналов будет уменьшаться, что и наблюдалось экспериментально [11]. В общем же имеет место эффект изменения поперечных размеров подионосферного волновода под влиянием вариаций напряженности мощных мезосферных электрических полей.

Таким образом, существует принципиальная возможность экспериментальной дистанционной оценки изменений напряженности мощного мезосферного электрического поля по измерениям характеристик распространения ОHЧ и HЧ радиосигналов в волноводе поверхность Земли – нижняя граница ионосферы (например, с помощью экспериментальных оценок изменений высоты эффективной нижней границы ионосферы при ОHЧ–распространении [11]).