§5.7. Влияние магнитного поля Земли на распространение радиоволн в ионосфере.
Известно, что
магнитное поле Земли
имеет величину примерно
и существенно превышает напряженность
магнитного поля распространяющейся в
ионосфере волны.
При учете магнитного
поля Земли необходимо в уравнение
движения электрона (5.29)
добавить слагаемое
,
которое определяет силу Лоренца. Тогда
вместо (5.29),
принимая во внимание гармоническую
зависимость скорости от времени,
получаем:
. (5.35)
Если
и
взаимно перпендикулярны, то сила Лоренца
заставляет электрон вращаться по
окружности вокруг силовых линий вектора
с гиромагнитной частотой
,
равной
. (5.36)
В результате
действия силы Лоренца на электроны в
ионосфере, последняя приобретает
свойства анизотропной среды. Определим
ее параметры, приравнивая (5.26)
и (5.28)
и пренебрегая для простоты потерями
(
)
, (5.37)
причем скорость
электрона
в (5.37)
определяется уравнением (5.35).
Полагая, что вектор
направлен
вдоль оси z,
из соотношений (5.35)
и (5.37)
после несложных преобразований можно
найти проекции вектора электрической
индукции на оси координат.
; (5.38)
; (5.39)
, (5.40)
т.е. ионосфера, намагниченная постоянным полем Земли, представляет собой анизотропную среду с тензором диэлектрической проницаемости вида
, (5.41)
где
;
;
Как видно, при
отсутствии диссипации энергии (
)
диэлектрическая проницаемость ионосферы
является тензором с действительными и
мнимыми компонентами. Поэтому ионосферу
(намагниченную плазму) так же, как и
намагниченную ферритовую среду, относят
к так называемым “гиротропным” средам.
В главе 5 рассмотрены особенности распространения электромагнитных волн в гиромагнитной среде, магнитная проницаемость которой описывается также комплексным тензором. На основании принципа перестановочной двойственности все уравнения поля, справедливые для гиромагнитной среды, могут быть легко распространены и на случай намагниченной плазмы. Таким образом, магнитное поле Земли прираспространении радиоволн в ионосфере будет вызывать эффекты Фарадея и Коттон-Мутона.