Плазменная теория отражения радиолокационного сигнала от Солнца. 3. Процессы рассеяния на ионно-звуковой турбулентности
В работе анализируется возможная роль ионно-звуковой турбулентности в отражении радиолокационного сигнала от солнечной короны. Показано, что на ионно-звуковой турбулентности, сопровождающей всплески III типа, сигнал рассеивается с частотными смещениями |Δω|, которые определяются электронной температ...
Збережено в:
| Дата: | 2001 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Радіоастрономічний інститут НАН України
2001
|
| Назва видання: | Радиофизика и радиоастрономия |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122224 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Плазменная теория отражения радиолокационного сигнала от Солнца. 3. Процессы рассеяния на ионно-звуковой турбулентности / В.Н. Мельник // Радиофизика и радиоастрономия. — 2001. — Т. 6, № 1. — С. 45-49. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-122224 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1222242025-02-23T18:21:38Z Плазменная теория отражения радиолокационного сигнала от Солнца. 3. Процессы рассеяния на ионно-звуковой турбулентности Plasma Theory of Radar Signal Reflection from the Sun. 3. Scattering Processes on Ion-Sound Turbulence Мельник, В.Н. В работе анализируется возможная роль ионно-звуковой турбулентности в отражении радиолокационного сигнала от солнечной короны. Показано, что на ионно-звуковой турбулентности, сопровождающей всплески III типа, сигнал рассеивается с частотными смещениями |Δω|, которые определяются электронной температурой плазмы и равны десяткам кГц. При этом высоты отражения зависят от уровня турбулентности и могут достигать 5R. Так как ионно-звуковая турбулентность слабо анизотропна, то сечения отражения от нее в этом случае приблизительно равны сечению областей, в которых эта турбулентность генерируется. Отмечается, что по параметрам наблюдаемого отраженного сигнала можно получить электронную температуру и размеры отражающих областей, а также плотности потоков электронов, ответственных за всплески III типа. В роботі аналізується можлива роль іонно-звукової турбулентності при відбитті радіолокаційного сигналу від сонячної корони. Показано, що на іонно-звуковій турбулентності, яка супроводжує сплески III типу, сигнал розсіюється із частотними зміщеннями |Δω|, що визначаються електронною температурою та дорівнюють десяткам кГц. При цьому висоти відбиття залежать від рівня турбулентності і можуть досягати 5R. З тієї причини, що іонно-звукова турбулентність слабо анізотропна, поперечники відбиття від неї приблизно дорівнюють перетину областей, де ця турбулентність генерується. Відмічається, що по параметрах спостережуваного відбитого сигналу можна визначити електронну температуру та розміри областей, що відбивають, а також густину потоків електронів, відповідальних за сплески III типу. The possible role of ion-sound turbulence in the reflection of radar signal from the Sun is analyzed. It is shown that the signal is scattered by the ion-sound turbulence accompanying the Type III bursts. The echo frequency shift is determined by electron temperature of the coronal plasma and is equal to tens kHz. In this case the reflection heights depend on turbulence level and can achieve 5R. Due to the weak anisotropy of the ion-sound turbulence, its reflection cross-section nearly equals to the section of the regions where this turbulence is generated. It is pointed out that the electron temperatures of the coronal plasma, the sizes of reflection regions as well as electron flux density can be found from characteristics of radar echo. Работа выполнена при частичной финансовой поддержке INTAS (проекты – N097-0183, N097-1964). 2001 Article Плазменная теория отражения радиолокационного сигнала от Солнца. 3. Процессы рассеяния на ионно-звуковой турбулентности / В.Н. Мельник // Радиофизика и радиоастрономия. — 2001. — Т. 6, № 1. — С. 45-49. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1027-9636 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122224 527.7; 533.9 ru Радиофизика и радиоастрономия application/pdf Радіоастрономічний інститут НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
В работе анализируется возможная роль ионно-звуковой турбулентности в отражении радиолокационного сигнала от солнечной короны. Показано, что на ионно-звуковой турбулентности, сопровождающей всплески III типа, сигнал рассеивается с частотными смещениями |Δω|, которые определяются электронной температурой плазмы и равны десяткам кГц. При этом высоты отражения зависят от уровня турбулентности и могут достигать 5R. Так как ионно-звуковая турбулентность слабо анизотропна, то сечения отражения от нее в этом случае приблизительно равны сечению областей, в которых эта турбулентность генерируется. Отмечается, что по параметрам наблюдаемого отраженного сигнала можно получить электронную температуру и размеры отражающих областей, а также плотности потоков электронов, ответственных за всплески III типа. |
| format |
Article |
| author |
Мельник, В.Н. |
| spellingShingle |
Мельник, В.Н. Плазменная теория отражения радиолокационного сигнала от Солнца. 3. Процессы рассеяния на ионно-звуковой турбулентности Радиофизика и радиоастрономия |
| author_facet |
Мельник, В.Н. |
| author_sort |
Мельник, В.Н. |
| title |
Плазменная теория отражения радиолокационного сигнала от Солнца. 3. Процессы рассеяния на ионно-звуковой турбулентности |
| title_short |
Плазменная теория отражения радиолокационного сигнала от Солнца. 3. Процессы рассеяния на ионно-звуковой турбулентности |
| title_full |
Плазменная теория отражения радиолокационного сигнала от Солнца. 3. Процессы рассеяния на ионно-звуковой турбулентности |
| title_fullStr |
Плазменная теория отражения радиолокационного сигнала от Солнца. 3. Процессы рассеяния на ионно-звуковой турбулентности |
| title_full_unstemmed |
Плазменная теория отражения радиолокационного сигнала от Солнца. 3. Процессы рассеяния на ионно-звуковой турбулентности |
| title_sort |
плазменная теория отражения радиолокационного сигнала от солнца. 3. процессы рассеяния на ионно-звуковой турбулентности |
| publisher |
Радіоастрономічний інститут НАН України |
| publishDate |
2001 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122224 |
| citation_txt |
Плазменная теория отражения радиолокационного сигнала от Солнца. 3. Процессы рассеяния на ионно-звуковой турбулентности / В.Н. Мельник // Радиофизика и радиоастрономия. — 2001. — Т. 6, № 1. — С. 45-49. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| series |
Радиофизика и радиоастрономия |
| work_keys_str_mv |
AT melʹnikvn plazmennaâteoriâotraženiâradiolokacionnogosignalaotsolnca3processyrasseâniânaionnozvukovojturbulentnosti AT melʹnikvn plasmatheoryofradarsignalreflectionfromthesun3scatteringprocessesonionsoundturbulence |
| first_indexed |
2025-11-24T09:09:32Z |
| last_indexed |
2025-11-24T09:09:32Z |
| _version_ |
1849662239803441152 |
| fulltext |
Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2001, ò. 6, ¹1, ñòð. 45-49
© Â. Í. Ìåëüíèê, 2001
ÓÄÊ 527.7; 533.9
Ïëàçìåííàÿ òåîðèÿ îòðàæåíèÿ ðàäèîëîêàöèîííîãî ñèãíàëà
îò Ñîëíöà. 3. Ïðîöåññû ðàññåÿíèÿ íà èîííî-çâóêîâîé
òóðáóëåíòíîñòè
Â. Í. Ìåëüíèê
Ðàäèîàñòðîíîìè÷åñêèé èíñòèòóò ÍÀÍ Óêðàèíû,
Óêðàèíà, 61002, ã. Õàðüêîâ, óë. Êðàñíîçíàìåííàÿ 4
E-mail: melnik@ira.kharkov.ua
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 26 ìàðòà 2001 ã.
 ðàáîòå àíàëèçèðóåòñÿ âîçìîæíàÿ ðîëü èîííî-çâóêîâîé òóðáóëåíòíîñòè â îòðàæåíèè ðàäèî-
ëîêàöèîííîãî ñèãíàëà îò ñîëíå÷íîé êîðîíû. Ïîêàçàíî, ÷òî íà èîííî-çâóêîâîé òóðáóëåíòíîñòè,
ñîïðîâîæäàþùåé âñïëåñêè III òèïà, ñèãíàë ðàññåèâàåòñÿ ñ ÷àñòîòíûìè ñìåùåíèÿìè ,∆ω êî-
òîðûå îïðåäåëÿþòñÿ ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðîé ïëàçìû è ðàâíû äåñÿòêàì êÃö. Ïðè ýòîì âû-
ñîòû îòðàæåíèÿ çàâèñÿò îò óðîâíÿ òóðáóëåíòíîñòè è ìîãóò äîñòèãàòü 5 .R
¤
Òàê êàê èîííî-
çâóêîâàÿ òóðáóëåíòíîñòü ñëàáî àíèçîòðîïíà, òî ñå÷åíèÿ îòðàæåíèÿ îò íåå â ýòîì ñëó÷àå ïðèáëè-
çèòåëüíî ðàâíû ñå÷åíèþ îáëàñòåé, â êîòîðûõ ýòà òóðáóëåíòíîñòü ãåíåðèðóåòñÿ. Îòìå÷àåòñÿ,
÷òî ïî ïàðàìåòðàì íàáëþäàåìîãî îòðàæåííîãî ñèãíàëà ìîæíî ïîëó÷èòü ýëåêòðîííóþ òåìïåðà-
òóðó è ðàçìåðû îòðàæàþùèõ îáëàñòåé, à òàêæå ïëîòíîñòè ïîòîêîâ ýëåêòðîíîâ, îòâåòñòâåííûõ
çà âñïëåñêè III òèïà.
 ðîáîò³ àíàë³çóºòüñÿ ìîæëèâà ðîëü ³îííî-çâóêîâî¿ òóðáóëåíòíîñò³ ïðè â³äáèòò³ ðàä³îëîêàö³é-
íîãî ñèãíàëó â³ä ñîíÿ÷íî¿ êîðîíè. Ïîêàçàíî, ùî íà ³îííî-çâóêîâ³é òóðáóëåíòíîñò³, ÿêà ñóïðîâîäæóº
ñïëåñêè III òèïó, ñèãíàë ðîçñ³þºòüñÿ ³ç ÷àñòîòíèìè çì³ùåííÿìè ,∆ω ùî âèçíà÷àþòüñÿ åëåêòðîí-
íîþ òåìïåðàòóðîþ òà äîð³âíþþòü äåñÿòêàì êÃö. Ïðè öüîìó âèñîòè â³äáèòòÿ çàëåæàòü â³ä ð³âíÿ
òóðáóëåíòíîñò³ ³ ìîæóòü äîñÿãàòè 5 .R
¤
Ç ò³º¿ ïðè÷èíè, ùî ³îííî-çâóêîâà òóðáóëåíòí³ñòü ñëàáî
àí³çîòðîïíà, ïîïåðå÷íèêè â³äáèòòÿ â³ä íå¿ ïðèáëèçíî äîð³âíþþòü ïåðåòèíó îáëàñòåé, äå öÿ òóð-
áóëåíòí³ñòü ãåíåðóºòüñÿ. ³äì³÷àºòüñÿ, ùî ïî ïàðàìåòðàõ ñïîñòåðåæóâàíîãî â³äáèòîãî ñèãíàëó
ìîæíà âèçíà÷èòè åëåêòðîííó òåìïåðàòóðó òà ðîçì³ðè îáëàñòåé, ùî â³äáèâàþòü, à òàêîæ ãóñòèíó
ïîòîê³â åëåêòðîí³â, â³äïîâ³äàëüíèõ çà ñïëåñêè III òèïó.
1. Ââåäåíèå
 ýêñïåðèìåíòàõ Äæ. Äæåéìñà ïî ðàäèî-
ëîêàöèè Ñîëíöà îäíèì èç óäèâèòåëüíûõ ðå-
çóëüòàòîâ ÿâèëîñü îòðàæåíèå ñèãíàëà îò
ïëàçìû íà áîëüøèõ âûñîòàõ (âïëîòü äî 5 ,R
¤
ãäå R
¤
� ðàäèóñ Ñîëíöà). Â ñòàíäàðòíûõ
òåîðèÿõ ðàññåÿíèÿ ðàäèîëîêàöèîííîãî ñèã-
íàëà íà ñîëíå÷íîé êîðîíå [1, 2] âûñîòà îò-
ðàæàþùåãî ñëîÿ îïðåäåëÿåòñÿ èç óñëîâèÿ
ðàâåíñòâà ÷àñòîòû ñèãíàëà è ìåñòíîé ïëàç-
ìåííîé ÷àñòîòû 0 .peω = ω Äëÿ ÷àñòîòû ñèã-
íàëà 0 0 2 38.25f = ω π = ÌÃö, êîòîðóþ èñïîëü-
çîâàë Äæ. Äæåéìñ, ýòà âûñîòà ïðèáëèçèòåëü-
íî ðàâíà (1.3 1.4) .R÷
¤
Îäíàêî â ýêñïåðèìåí-
òàõ íåîäíîêðàòíî íàáëþäàëèñü [3, 4] îòðà-
æåíèÿ íà ñóùåñòâåííî áîëüøèõ âûñîòàõ.
 ïðåäëîæåííîé â [5, 6] ïëàçìåííîé òåîðèè
îòðàæåíèÿ ðàäèîëîêàöèîííîãî ñèãíàëà óäà-
ëîñü îáúÿñíèòü îòðàæåíèÿ íà âûñîòàõ
(1.4 1.6)R÷
¤
ñ áîëüøèìè, óìåðåííûìè è ìà-
ëûìè ñå÷åíèÿìè ðàññåÿíèÿ, à òàêæå õàðàê-
Â. Í. Ìåëüíèê
46 Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2001, ò. 6, ¹1
òåðíûé ñèììåòðè÷íûé ÷àñòîòíûé ñïåêòð îò-
ðàæåííîãî ñèãíàëà øèðèíîé äî 60 êÃö. Â
ïëàçìåííîé òåîðèè ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî ðàññåÿíèå
ïðîèñõîäèò â ïëàçìå ñ ó÷àñòèåì ïîïåðå÷íûõ
è ëåíãìþðîâñêèõ âîëí (ïðîöåññû t l t l+ = + ).
Íà âûñîòàõ 1.6R R>
¤
ýôôåêòèâíîñòü ýòèõ
ïðîöåññîâ, êàê áûëî ïîêàçàíî â [5], ìàëà, à
äðóãèå ïðîöåññû ( ),t l t+ = õîòÿ è îáåñïå÷è-
âàþò çíà÷èòåëüíûå ñå÷åíèÿ, íî äàþò áîëü-
øèå ÷àñòîòíûå ñìåùåíèÿ (ñðàâíèìûå ñ ÷à-
ñòîòîé ðàäèîëîêàöèîííîãî ñèãíàëà). Â ýêñïå-
ðèìåíòàõ Äæ. Äæåéìñà ÷àñòîòíûå ñìåùå-
íèÿ ïðè îòðàæåíèè îò áîëüøèõ âûñîò ñîñòàâ-
ëÿëè âñåãî äåñÿòêè êÃö. Ïðè ýòîì ñïåêòð îò-
ðàæåííîãî ñèãíàëà íå áûë íåïðåðûâíûì �
ñìåùåíèÿ ÷àñòîòû èìåëè äèñêðåòíûå çíà÷å-
íèÿ. Ñïåêòðû ñ òàêèìè ñâîéñòâàìè ìîæíî
ïîëó÷èòü, åñëè ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ðàññåÿíèå
ðàäèîëîêàöèîííîãî ñèãíàëà ïðîèñõîäèò íà
èîííî-çâóêîâîé òóðáóëåíòíîñòè (ïðîöåññû
òèïà t s t+ = ). Íà ýòî âïåðâûå îáðàòèë âíè-
ìàíèå Ãîðäîí åùå â 1967 ã. [7]. Îäíàêî îí íå
óêàçàë, êàêîâ èñòî÷íèê ýòîé òóðáóëåíòíîñòè,
à òàêæå íå îïðåäåëèë, íà êàêèõ âûñîòàõ è â
êàêèõ óñëîâèÿõ ïðîöåññû t + s = t ÿâëÿþòñÿ
ýôôåêòèâíûìè.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ïîêàçàíî, ÷òî â ïëàç-
ìåííîé ìîäåëè [5] èñòî÷íèêîì èîííî-çâóêî-
âîé òóðáóëåíòíîñòè ñ òðåáóåìûìè ñâîéñòâà-
ìè ÿâëÿåòñÿ àíèçîòðîïíàÿ ëåíãìþðîâñêàÿ
òóðáóëåíòíîñòü, âîçáóæäàåìàÿ ïó÷êàìè ýëåê-
òðîíîâ, êîòîðûå îòâåòñòâåííû çà âñïëåñêè
III òèïà. Ïðè ýòîì óðîâåíü èîííî-çâóêîâîé òóð-
áóëåíòíîñòè ÿâëÿåòñÿ äîñòàòî÷íûì, ÷òîáû
íà âûñîòàõ (1.3 1.4)R> ÷
¤
ðàññåÿíèå çà ñ÷åò
ïðîöåññîâ t s t+ = áûëî ýôôåêòèâíûì. Ïî-
êàçàíî òàêæå, ÷òî åñëè òàêèå ïîòîêè ýëåêò-
ðîíîâ ÿâëÿþòñÿ äîñòàòî÷íî ïëîòíûìè
( 510 ,n n −′ = ãäå n′ è n � ïëîòíîñòè ýëåêòðî-
íîâ â ïó÷êå è ïëàçìå ñîîòâåòñòâåííî), òî îò-
ðàæåíèÿ ñ ó÷àñòèåì èîííî-çâóêîâîé òóðáó-
ëåíòíîñòè ìîãóò ïðîèñõîäèòü íà âûñîòàõ
âïëîòü äî 5R
¤
. (Óêàæåì äëÿ ñðàâíåíèÿ, ÷òî
ìàêñèìàëüíàÿ íàáëþäàåìàÿ âûñîòà îòðàæå-
íèÿ â ýêñïåðèìåíòàõ Äæ. Äæåéìñà áûëà ðàâ-
íà 5.2R
¤
).
2. Ãåíåðàöèÿ èîííî-çâóêîâîé
òóðáóëåíòíîñòè
Íåîáõîäèìûì óñëîâèåì ñóùåñòâîâàíèÿ
èîííî-çâóêîâûõ âîëí ÿâëÿåòñÿ íåèçîòåðìè÷-
íîñòü ïëàçìû, à èìåííî, ,e iT T> ãäå ,eT iT �
òåìïåðàòóðû ýëåêòðîíîâ è èîíîâ ïëàçìû ñî-
îòâåòñòâåííî [8]. Ïëàçìà ñîëíå÷íîé êîðîíû
íàõîäèòñÿ ïîä ïîñòîÿííûì âîçäåéñòâèåì ïî-
òîêîâ ÷àñòèö è âîëí, ïîýòîìó ìîæíî ïðåäïî-
ëîæèòü, ÷òî â íåé èìåþòñÿ îáëàñòè ñ òðåáó-
åìûìè ñâîéñòâàìè. Ýòî ïîäòâåðæäàþò è íå-
ïîñðåäñòâåííûå èçìåðåíèÿ ýëåêòðîííûõ è èîí-
íûõ òåìïåðàòóð íà ðàññòîÿíèÿõ 1R ≈ à. å. îò
Ñîëíöà [9]. Òàêèì îáðàçîì, ïðè ïðîõîæäåíèè
ïó÷êîâ áûñòðûõ ýëåêòðîíîâ, îòâåòñòâåííûõ çà
âñïëåñêè III òèïà, ÷åðåç êîðîíàëüíóþ ïëàçìó
ìîæåò ãåíåðèðîâàòüñÿ íå òîëüêî ëåíãìþðîâ-
ñêàÿ, íî è èîííî-çâóêîâàÿ òóðáóëåíòíîñòü.
Ñàìûì áûñòðûì ïðîöåññîì, â êîòîðîì ðîæ-
äàåòñÿ èîííî-çâóêîâàÿ âîëíà, ÿâëÿåòñÿ ðàñïàä
ëåíãìþðîâñêîé âîëíû íà ëåíãìþðîâñêóþ è
èîííî-çâóêîâóþ l l s= + [10]. Òàê êàê ëåíãìþ-
ðîâñêèå âîëíû ñîñðåäîòî÷åíû â îáëàñòè äîñ-
òàòî÷íî ìàëûõ âîëíîâûõ ÷èñåë,
0l pek ≈ ω ,v
òî èç çàêîíîâ ñîõðàíåíèÿ äëÿ ïðîöåññà l = l + s
ñëåäóåò, ÷òî ðîæäàþùèåñÿ èîííî-çâóêîâûå
âîëíû èìåþò ïðèáëèçèòåëüíî òàêèå æå âîëíî-
âûå ÷èñëà, .s lk k≈ Âñëåäñòâèå âûñîêîãî óðîâ-
íÿ ëåíãìþðîâñêîé òóðáóëåíòíîñòè äëÿ èîííî-
çâóêîâûõ âîëí î÷åíü áûñòðî íàñòóïàåò ñòà-
äèÿ íàñûùåíèÿ, êîòîðàÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ ïðè-
ìåðíûì ðàâåíñòâîì ÷èñëà ëåíãìþðîâñêèõ è
èîííî-çâóêîâûõ ïëàçìîíîâ:
.s l
s l
s l
W W
N N= ≈ =
ω ωh h
(1)
Çäåñü ,sω lω � ÷àñòîòû èîííî-çâóêîâûõ è
ëåíãìþðîâñêèõ âîëí; ,sW lW � èõ ïëîòíîñòè
ýíåðãèè; h � ïîñòîÿííàÿ Ïëàíêà. Èç (1) ìû
ïîëó÷àåì îöåíêó äëÿ ïëîòíîñòè ýíåðãèè èîí-
íî-çâóêîâîé òóðáóëåíòíîñòè:
Ïëàçìåííàÿ òåîðèÿ îòðàæåíèÿ ðàäèîëîêàöèîííîãî ñèãíàëà îò Ñîëíöà. 3. Ïðîöåññû ðàññåÿíèÿ íà...
47Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2001, ò. 6, ¹1
210s lW W−= ⋅ .
Õàðàêòåðíîå âðåìÿ τ âûõîäà íà ñòàäèþ
íàñûùåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì [10]:
1 2
0
2
1 1
,
6
l
pe
e Te l
W m
nT M
π ≈ ω τ ϕ
v
v
ãäå
1 224
pe
e n
m
π
ω =
� ïëàçìåííàÿ ÷àñòîòà;
m è M � ìàññû ýëåêòðîíà è ïðîòîíà ñîîòâåò-
ñòâåííî; Tev � òåïëîâàÿ ñêîðîñòü ýëåêòðîíîâ,
v0 � ñêîðîñòü ýëåêòðîíîâ ïó÷êà; à lϕ � óãîë,
â êîòîðîì çàêëþ÷åíû âîëíîâûå âåêòîðû ëåí-
ãìþðîâñêèõ âîëí, ãåíåðèðîâàííûõ ïó÷êàìè
ýëåêòðîíîâ. Äëÿ çíà÷åíèé 3 410 10 ,l eW nT − −= ÷
1 3 1 6lϕ = ÷ ïðè 0peω = ω ïîëó÷àåì
11 1 c .−τ= Òàêèì îáðàçîì, êàê òîëüêî ýëåêò-
ðîíû íà÷èíàþò ãåíåðèðîâàòü ëåíãìþðîâñêèå
âîëíû, â îáëàñòÿõ ñ e iT T> ïîÿâëÿþòñÿ è èîí-
íî-çâóêîâûå âîëíû. Òàê êàê äëèòåëüíîñòü
âñïëåñêîâ III òèïà çíà÷èòåëüíî áîëüøå âðå-
ìåíè τ (íà ÷àñòîòå 40 ÌÃö îíà ñîñòàâëÿåò
íåñêîëüêî ñåêóíä), òî ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî ïðè
ïðîõîæäåíèè ïîòîêîâ ýëåêòðîíîâ â êîðîíå
Ñîëíöà èìååòñÿ ïîñòîÿííî äåéñòâóþùèé
èñòî÷íèê èîííî-çâóêîâûõ âîëí ïðè îòíîñè-
òåëüíî ìàëûõ âîëíîâûõ ÷èñëàõ, 1s Dek r=
(ãäå Der � ðàäèóñ Äåáàÿ). Â ïðîöåññàõ ñëè-
ÿíèÿ s + s = s âîëíîâûå ÷èñëà èîííî-çâóêî-
âûõ âîëí óâåëè÷èâàþòñÿ äî çíà÷åíèé 1 ,Der
÷òî ïðèâîäèò ê èíòåíñèâíîìó ïîãëîùåíèþ
âîëí òåïëîâûìè èîíàìè. Ïðè ýòîì, êàê èç-
âåñòíî [11], â ïðîìåæóòî÷íîé îáëàñòè ìåæ-
äó èñòî÷íèêîì è ñòîêîì ôîðìèðóåòñÿ ñòå-
ïåííîé ñïåêòð âîëí. Ïîýòîìó ìîæíî ñ÷èòàòü,
÷òî â ìåñòàõ ãåíåðàöèè ëåíãìþðîâñêîé òóð-
áóëåíòíîñòè èìååòñÿ äîñòàòî÷íî øèðîêèé,
0
1
,pe
s
De
k
r
ω
< <
v
(2)
ïðîñòðàíñòâåííûé ñïåêòð èîííî-çâóêîâûõ âîëí.
Äåòàëüíîå ðàññìîòðåíèå ïîêàçûâàåò, ÷òî â îò-
ëè÷èå îò ëåíãìþðîâñêîé òóðáóëåíòíîñòè ñïåê-
òðàëüíàÿ ïëîòíîñòü ýíåðãèè èîííî-çâóêîâûõ
âîëí ÿâëÿåòñÿ ñëàáî àíèçîòðîïíîé.
3. Ðàññåÿíèå ðàäèîëîêàöèîííîãî
ñèãíàëà íà èîííî-çâóêîâîé
òóðáóëåíòíîñòè (t + s = t)
Ðàññìîòðèì ðàññåÿíèå ðàäèîëîêàöèîííîãî
ñèãíàëà íà èîííî-çâóêîâîé òóðáóëåíòíîñòè ïðè
åãî ðàñïðîñòðàíåíèè â ñîëíå÷íîé êîðîíå. Êè-
íåòè÷åñêîå óðàâíåíèå äëÿ ñïåêòðàëüíîé ïëîò-
íîñòè ýíåðãèè ïîïåðå÷íûõ âîëí ( )t lW k
r
â ýòîì
ñëó÷àå ìîæåò áûòü çàïèñàíî â âèäå óðàâíå-
íèÿ ïåðåíîñà (ñì. [5]):
( )
( ).t t
t t t t
W k
a bW k
t
∂
= −
∂
r
r
Çäåñü
3 2 2 2
'
'2 2 2
'
(2 ) (1 cos )
( ) ( )
16
pe t t
s s t t
Te t
e k k
a W k W k
m
∧
π ω += ×
π ω∫
r r
r r
v
' '( ) ( )t t s t t sk k k× δ − − δ ω − ω − ω +
r r r
' ' '( ) ( ) d dt t s t t s t sk k k k k+δ − − δ ω −ω −ω −
r r r rv
(3)
èçëó÷àòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü çà ñ÷åò ïðîöåñ-
ñîâ ñëèÿíèÿ t s t+ = è ðàñïàäà ,t s t= + à
3 2 2 2
'
2 2 2
'
(2 ) (1 cos )
( )
16
pe t t
s s
Te t t
e k k
b W k
m
∧
π ω +
= ×
π ω ω∫
r r
r
v
' '( ) ( )t t s t t sk k k× δ − − δ ω − ω − ω +
r r r
' ' '( ) ( ) d dt t s t t s t sk k k k k+δ − − δ ω − ω − ω −
r r r rv
(4)
êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ. Â âûðàæåíèÿõ
(3), (4) ,tk
r
' ,tk
r
sk
r
� âîëíîâûå âåêòîðû ïîïå-
Â. Í. Ìåëüíèê
48 Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2001, ò. 6, ¹1
ðå÷íûõ è èîííî-çâóêîâîé âîëí; à ,tω ' ,tω sω �
èõ ÷àñòîòû.
Îáñóäèì, êàêèå îãðàíè÷åíèÿ íà ïðîöåññû
ðàññåÿíèÿ íàêëàäûâàþò çàêîíû ñîõðàíåíèÿ,
èìåÿ â âèäó ðàäèîëîêàöèþ íà ÷àñòîòå 40 ÌÃö.
Íà âûñîòàõ 1.6R R>
¤
(ãäå t tk cω ≈ ) ïðè ðàñ-
ïðîñòðàíåíèè ýëåêòðîíîâ îò Ñîëíöà ê Çåìëå
èç çàêîíîâ ñîõðàíåíèÿ èìïóëüñà 't s tk k k+ =
r r r
è
ýíåðãèè 't s tω + ω = ω ( ,s s skω = v s eT M=v )
äëÿ îòðàæåííûõ â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè ïî-
ïåðå÷íûõ âîëí ñëåäóåò, ÷òî äîëæíî âûïîë-
íÿòüñÿ ïðèáëèæåííîå ðàâåíñòâî
2 .s tk k≈ (5)
Ñìåùåíèå ÷àñòîòû îòðàæåííûõ âîëí
't t∆ω = ω − ω ïðè ýòîì áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ
âûðàæåíèåì
2 2 .t e
t s
T
k
c M
ω
∆ω ≈ =v (6)
Îòðàæåííàÿ âîëíà ìîæåò îáðàçîâàòüñÿ
òàêæå ïðè ðàñïàäå èñõîäíîé âîëíû (ïðîöåññ
t s t= + ).  ýòîì ñëó÷àå òîæå âûïîëíÿåòñÿ
ñîîòíîøåíèå (5) äëÿ âîëíîâûõ ÷èñåë, íî ñìå-
ùåíèå ïî ÷àñòîòå ∆ω áóäåò îòðèöàòåëüíûì:
2 .t sk∆ω ≈ − v
Ðàâåíñòâî (5) óêàçûâàåò íà òî, ÷òî ïðè
ðàäèîëîêàöèè íà ÷àñòîòå tω ðàññåÿíèå íà
èîííî-çâóêîâûõ âîëíàõ âîçìîæíî òîëüêî â
òîì ñëó÷àå, åñëè èìåþòñÿ âîëíû ñ ñîîòâåò-
ñòâóþùèìè âîëíîâûìè ÷èñëàìè .sk Òàê êàê
ñ óâåëè÷åíèåì âûñîòû â ñîëíå÷íîé êîðîíå
ïëàçìåííàÿ ÷àñòîòà óìåíüøàåòñÿ, òî ñîãëàñ-
íî (2) îáëàñòü ñóùåñòâîâàíèÿ èîííî-çâóêî-
âûõ âîëí ñäâèãàåòñÿ ê ìåíüøèì âîëíîâûì
÷èñëàì. Ïðåäåëüíàÿ âûñîòà, íà êîòîðîé òðå-
áóåìîå âîëíîâîå ÷èñëî ïîïàäàåò â ýòó îá-
ëàñòü, îïðåäåëÿåòñÿ èç óñëîâèÿ (5), ãäå
1 :s Dek r=
.
2
pe
t
Te
k
ω
=
v
Äëÿ ÷àñòîòû 38.25 ÌÃö îíà ñîñòàâëÿåò ïðè-
ìåðíî 5 .R
¤
×àñòîòíûå ñìåùåíèÿ äëÿ ïðîöåññîâ
t s t= + è t s t+ = , êàê âèäíî èç (6), îïðåäå-
ëÿþòñÿ òîëüêî ÷àñòîòîé ðàäèîëîêàöèîííîãî
ñèãíàëà 0tω = ω è ýëåêòðîííîé òåìïåðàòó-
ðîé, è ïîýòîìó îíè äîëæíû èìåòü, âîîáùå
ãîâîðÿ, äèñêðåòíûå çíà÷åíèÿ ïðè îòðàæåíèè
îò îáëàñòåé ñ ðàçëè÷íûìè òåìïåðàòóðàìè.
Äëÿ ÷àñòîòû ëîêàöèè 0 38.25f = ÌÃö ïðè òåì-
ïåðàòóðå êîðîíàëüíîé ïëàçìû 62 10eT = ⋅ Ê
ïîëó÷àåì ïðèåìëåìûå çíà÷åíèÿ ÷àñòîòíîãî
ñìåùåíèÿ 14f∆ = êÃö. Íàáëþäàåìûå â ýê-
ñïåðèìåíòàõ áóëüøèå è ìåíüøèå âåëè÷èíû
f∆ ãîâîðÿò â ïîëüçó ñóùåñòâîâàíèÿ â ñîë-
íå÷íîé êîðîíå îáëàñòåé ñ ñîîòâåòñòâåííî
áóëüøèìè è ìåíüøèìè ýëåêòðîííûìè òåì-
ïåðàòóðàìè.
Êàê óïîìèíàëîñü âûøå, èîííî-çâóêîâàÿ òóð-
áóëåíòíîñòü ÿâëÿåòñÿ ñëàáî àíèçîòðîïíîé, à
ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ðàññåÿíèå íà òàêîé òóðáó-
ëåíòíîñòè ïðàêòè÷åñêè èçîòðîïíî è, ñëåäîâà-
òåëüíî, ñå÷åíèå ðàññåÿíèÿ ðàäèîëîêàöèîííî-
ãî ñèãíàëà ñðàâíèìî ñ ñå÷åíèåì îáëàñòè, õà-
ðàêòåðèçóþùåéñÿ ñîîòâåòñòâóþùèì çíà÷åíè-
åì ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðû
.TeSσ ≈
Íàéäåì òåïåðü, ïðè êàêîì óðîâíå òóðáóëåí-
òíîñòè, èëè, ÷òî òî æå ñàìîå, ïëîòíîñòè ïó÷êà
ýëåêòðîíîâ ,n′ ñïåêòð èîííî-çâóêîâûõ âîëí
ìîæåò îáëàäàòü øèðèíîé, îïðåäåëÿåìîé íåðà-
âåíñòâîì (2). Äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî, ÷òîáû
âðåìÿ ôîðìèðîâàíèÿ ñïåêòðà íå ïðåâûøàëî äëè-
òåëüíîñòè âñïëåñêà III òèïà íà äàííîé ÷àñòîòå.
Òîãäà ïëîòíîñòü ïó÷êà ýëåêòðîíîâ ðàâíà
510 .n n −′ =
Ïðè ìåíüøèõ ïëîòíîñòÿõ èîííî-çâóêîâûå
âîëíû ñ 0s pek ≈ ω v ñóùåñòâóþò òîëüêî âáëè-
Ïëàçìåííàÿ òåîðèÿ îòðàæåíèÿ ðàäèîëîêàöèîííîãî ñèãíàëà îò Ñîëíöà. 3. Ïðîöåññû ðàññåÿíèÿ íà...
49Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ, 2001, ò. 6, ¹1
çè èñòî÷íèêà è, ñëåäîâàòåëüíî, âûñîòà îòðà-
æåíèÿ áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ èç ðàâåíñòâà:
0
02 .pe
c
ω ≈ ω
v
Äëÿ ðàñïðåäåëåíèÿ ïëîòíîñòè Áàóìáàõà-Àë-
ëåíà [12] âûñîòû îòðàæåíèÿ ñîñòàâèëè
(1.4 1.6) .R÷
¤
 ïîäàâëÿþùåì áîëüøèíñòâå
ñëó÷àåâ Äæåéìñ íàáëþäàë îòðàæåíèÿ ñ äèñ-
êðåòíûìè ÷àñòîòíûìè ñìåùåíèÿìè èìåííî íà
ýòèõ âûñîòàõ, à îòðàæåíèÿ íà ñóùåñòâåííî
áîëüøèõ âûñîòàõ ðåãèñòðèðîâàëèñü êðàéíå
ðåäêî. Ýòî óêàçûâàåò íà òî, ÷òî, ïî-âèäèìîìó,
âñïëåñêè III òèïà â îñíîâíîì ãåíåðèðóþòñÿ
ýëåêòðîííûìè ïîòîêàìè ñ ïëîòíîñòÿìè, ìåíü-
øèìè 510 .n n −′ =
4. Çàêëþ÷åíèå
Òàêèì îáðàçîì, ìû âèäèì, ÷òî â ïëàçìåí-
íîé òåîðèè [5] íàõîäÿò îáúÿñíåíèå îòðàæåíèÿ
ðàäèîëîêàöèîííîãî ñèãíàëà ñ äèñêðåòíûìè
÷àñòîòíûìè ñìåùåíèÿìè íà âûñîòàõ, áîëü-
øèõ (1.4 1.6) .R÷
¤
Ýòè îòðàæåíèÿ ïðîèñõîäÿò
ïðè ðàññåÿíèè ðàäèîëîêàöèîííîãî ñèãíàëà íà
èîííî-çâóêîâîé òóðáóëåíòíîñòè, êîòîðàÿ ñîïðî-
âîæäàåò âñïëåñêè III òèïà. Ïî ÷àñòîòíîìó
ñìåùåíèþ îòðàæåííîãî ñèãíàëà ìîæíî îïðå-
äåëèòü âåëè÷èíó ýëåêòðîííîé òåìïåðàòóðû îò-
ðàæàþùåé îáëàñòè, à ïî âåëè÷èíå ñå÷åíèÿ �
ðàçìåð ýòîé îáëàñòè. Îòíîñèòåëüíàÿ ðåäêîñòü
îòðàæåíèé íà âûñîòàõ >1.6R
¤
óêàçûâàåò íà
òî, ÷òî ïëîòíîñòè ýëåêòðîííûõ ïîòîêîâ, ãåíå-
ðèðóþùèõ âñïëåñêè III òèïà, ñîñòàâëÿþò, êàê
ïðàâèëî, 610 .n n −′ ≈
Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ÷àñòè÷íîé ôèíàíñî-
âîé ïîääåðæêå INTAS (ïðîåêòû � N097-0183,
N097-1964).
Ëèòåðàòóðà
1. E. Kerr. Proc. IRE. 1952, 40, pp. 660-666.
2. Ô. Ã. Áàññ, Ñ. ß. Áðàóäå. ÓÔÆ. 1957, 2, c. 149-164.
3. J. C. James. Ap. J. 1966, 146, No. 2, pp.356-366.
4. J. C. James. MIT Center of Space Res., Technic Report
70-2, Febr. 1970, 83 pp.
5. Â. Í. Ìåëüíèê. Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ.
1998, 3, ¹1, c. 12-21.
6. Â. Í. Ìåëüíèê. Ðàäèîôèçèêà è ðàäèîàñòðîíîìèÿ.
1998, 3, ¹1, c. 22-27.
7. È. Ì. Ãîðäîí. Àñòðîíîì. öèðêóëÿð. 1967, ¹447,
ñ. 1-4.
8. Ýëåêòðîäèíàìèêà ïëàçìû. Ïîä ðåä. À. È. Àõèåçå-
ðà. Ìîñêâà, Íàóêà, 1974, 719 ñ.
9. Ý. Ïðèñò. Ñîëíå÷íàÿ ìàãíèòîãèäðîäèíàìèêà. Ìîñ-
êâà, Ìèð, 1985, 589 ñ.
10. À. À. Âåäåíîâ, Ë. È. Ðóäàêîâ. ÄÀÍ ÑÑÑÐ. 1964,
159, ñ. 767-770.
11. Ë. À. Àðöèìîâè÷, Ð. Ç. Ñàãäååâ. Ôèçèêà ïëàçìû
äëÿ ôèçèêîâ. Ìîñêâà, Àòîìèçäàò, 1979, 317 ñ.
12. È. È. Æåëåçíÿêîâ. Ðàäèîèçëó÷åíèå Ñîëíöà è ïëà-
íåò. Ìîñêâà, Íàóêà, 1964, 560 ñ.
Plasma Theory of Radar Signal Reflection
from the Sun. 3. Scattering Processes
on Ion-Sound Turbulence
V. N. Mel�nik
The possible role of ion-sound turbulence in
the reflection of radar signal from the Sun is
analyzed. It is shown that the signal is scattered
by the ion-sound turbulence accompanying the
Type III bursts. The echo frequency shift is
determined by electron temperature of the
coronal plasma and is equal to tens kHz. In this
case the reflection heights depend on turbulence
level and can achieve 5 .R
¤
Due to the weak
anisotropy of the ion-sound turbulence, its
reflection cross-section nearly equals to the
section of the regions where this turbulence is
generated. It is pointed out that the electron
temperatures of the coronal plasma, the sizes of
reflection regions as well as electron flux density
can be found from characteristics of radar echo.
|