Ионосфера находится в постоянном магнитном поле Земли, напряженность которого составляет 
. Присутствие постоянного магнитного поля изменяет условия движения электронов, благодаря этому изменяются и электрические параметры ионизированного газа.
Рассмотрим вначале, как влияет магнитное поле Земли на движение электрона в том случае, когда электромагнитная волна отсутствует и электрон обладает только скоростью теплового движения.
Рис. 2.6
Пусть магнитное поле Земли направлено вдоль оси z, а электрон обладает какой-то скоростью, причем перпендикулярная составляющая скорости вдоль оси y равна 
.
На движущийся электрон в магнитном поле действует сила Лоренца:
В нашем случае 
направлена в сторону отрицательных значений х.
Это приводит к искривлению траектории электрона.
Радиус кривизны траектории – 
определяется из равенства силы Лоренца центробежной силе, то есть уравнение движения электрона:
- радиус кривизны траектории электрона.
Видно, что – зависит от скорости 
и если u = const, то 
.
Направления вращения совпадает с направлением движения часовой стрелки, если смотреть вдоль магнитных силовых линий.
Период обращения по окружности равен:
Частота обращения:
или 
- частота гиромагнитного резонанса.
Вращение электрона в постоянном магнитном поле называется гиромагнитным резонансом, а 
– частота гиромагнитного резонанса.
Когда 
движение электронов по круговой орбите превращается в движение по раскручивающейся спирали (увеличивается скорость, увеличивается число соударений, волна будет сильно поглощаться).
Видно, что частота 
– не зависит от скорости.
На составляющую скорости параллельно магнитному полю, магнитное поле влияния не оказывает.
Таким образом если в постоянном магнитном поле находятся свободные электроны с какими-то скоростями, имеющими поперечную составляющую, то они приобретают вращательное движение, осью которых является магнитное поле Земли, причем электроны вращаются в одном направлении (по часовой стрелке, если смотреть вдоль магнитного поля), причем все частоты одинаковые, а радиусы разные.
Если учесть, что 
, то 
, 
.
Если рассматривать движение положительных ионов в магнитном поле, то они будет вращаться в обратную сторону, но частота вращения их окажется в тысячи раз меньше, чем (так как 
в тысячи раз больше 
) и окажется за пределами радиочастот 
, и поэтому часто учетом ионов пренебрегают.
Рассмотрим движение электрона при наличии постоянного магнитного поля Земли и электромагнитной волны.
Вращение электронов существенно усложняет анализ процессов, при распространении радиоволны в ионосфере (ионизированном газе).
Движение электронов в постоянном магнитном поле при прохождении электромагнитной волны, можно описать уравнением:
, или 
Так как 
– вектор скорости электрона.
– вектор смещения электрона, вызванного совместным действием электрического поля волны и постоянного магнитного поля Земли.
Это приводит к тому, что движение электронов не совпадает с направлением вектора 
, а зависит от взаимного расположения и 
. Электрон движется по сложной траектории – в общем случае эллиптической. Это приводит к тому, что среда становится анизотропной (так как поляризация плазмы не совпадает с вектором ).
В этом случае 
и уже будут не параллельны друг другу, и диэлектрическая проницаемость определяется тензором.
Определим значение диэлектрической проницаемости при произвольном направлении плоской, однородной, линейно-поляризованной электромагнитной волны по отношению к направлению магнитного поля (то есть волна – плоская, однородная, линейно поляризованная ТЕМ).
Дата добавления: 2015-08-17; просмотров: 601 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Преломление и отражение радиоволны в ионосфере. | | | Распространение радиоволн в направлении под произвольным углом к постоянному магнитному полю Земли. |