极区中层弱电离尘埃等离子体加热现象研究
极区中层夏季回波(Polar Mesosphere Summer Echoes,简记为PMSE)是发生在极区中层顶区域一种异常强的雷达回波.1979年,Ecklund和Balsley初次发现了PMSE现象.此后,对PMSE现象形成机制的解释开始引起广泛的关注.90年代初,人们用大功率微波装置照射极区中层,即所谓的极区中层'加热',同时观测极区中层的PMSE现象.人们发现,在加热阶段,PMSE现象消失,停止加热,PMSE现象重新出现.人们试图从后一现象发生规律中,寻求PMSE现象发生的机理,但到目前为止,国际上尚未给出合理的解释.大量的观测表明,夏季极区中层顶区域电子数密度、尘埃冰晶粒子数密度沿高度呈现出明显的分层结构.研究表明,PMSE现象与极区中层电子数密度和尘埃冰晶粒子数密度的分层结构有密切关系.尘埃冰晶粒子的存在造成了电子数密度沿高度的分层,并进而导致极区中层尘埃等离子体介电系数和电导率沿高度的分层.根据电磁波理论,强的散射可以由介电系数的分层结构引起.大功率微波装置加热极区中层从物理本质上看是微波电场对电子的加速,当电子的定向运动速度与其热运动速度可比拟时,极区中层弱电离尘埃等离子体带电粒子可以看做是双麦克斯韦分布.本文基于双麦克斯韦分布的弱电离尘埃等离子体充电理论,考虑极区中层带电粒子的定向速度,计算了加热时尘埃粒子电荷数、电子数密度、尘埃等离子体介电系数沿高度的分布变化情况,结合分层介质散射理论,从理论上解释了大功率微波装置照射极区中层时PMSE消失的现象.研究结果对于理解极区中层夏季回波现象具有重要的参考意义.
- 作者：
- 蒋林
- 学位授予单位：
- 伊犁师范学院
- 专业名称：
- 无线电物理
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 石雁祥
- 中图分类号：
- O53
- 关键词：
- 极区中层；极区中层夏季回波；双麦克斯韦分布；分层结构
- The polar mesosphere； PMSE； the double Maxwell distribution； layered structure