Электрическое поле в полярной шапке
Электрическое поле в полярной шапке
Значительно более сложная картина имеет место в полярной шапке. Интенсивность геомагнитных возмущений в этом районе, как правило, невелика (по крайней мере, в зимний сезон) и редко превышает 100-150γ. Поэтому вклад продольных токов в поле возмущения в этом районе может быть достаточно велик. Тем не менее, рассмотрим поле E в полярной шапке при предположении, что поле возмущения всецело определяется ионосферной токовой системой. Эти системы в целом подобны друг другу. Однако между ними имеется и существенная разница: в первом случае фокусы токовых вихрей находятся на широте около 70⁰, т. е. приурочены к границам зоны полярных сияний, тогда как во втором эти фокусы расположены на широте Ф=75⁰-80⁰ и не связаны с границами зоны сияний. Физическая значимость различия такова: фокусы токовых систем могут соответствовать двум различным областям.
- Если токовые вихри образуются холловскими токами, фокус вихря может располагаться в любой точке, где имеется избыточный заряд, и не обязательно должен быть приурочен к зоне полярных сияний (хотя может быть локализован и там).
- Если токовые вихри образуются педерсеновскими токами, фокус вихря может быть расположен лишь в той области, где grad ∑1≠0, т. е. скорее всего вблизи границы зоны сияний.
а – по данным Силеби и Вестина; б – по данным Фельдштейна и Афониной;
в – по данным Биркеланда; г – по данным Бострёма
Таким образом, мы видим, что токовые системы, изображенные на рис. 1 соответствуют совершенно различным физическим условиям в ионосфере. В частности, если бы токовая система бури соответствовала картине, изображенной на рис. 1, б, это означало бы, что токи полярной бури являются чисто холловскими. В этом случае поле E в полярной шапке должно быть направлено перпендикулярно к токовым линиям или быть направленным радиально от фокуса утреннего вихря.
Однако предположение о чисто холловской проводимости высокоширотной ионосферы трудно совместить с данными о величинах ∑1 и ∑2 в ионосфере. Значительно лучше соответствует этим данным токовая система полярной бури, полученная Силсби и Вестином. Интересно отметить, что исследования, выполненные Акасофу и Менгом, а также Вескоттом, Столяриком и Хеппером, подтверждают именно эту систему.
Таким образом, можно полагать, что педерсеновские токи играют существенную роль в полярной ионосфере. В этом случае распределение векторов E в полярной шапке должно существенно отличаться от такового в модели Тейлора и Хоунса. Однако при расчете электрического поля в полярной шапке необходимо, как и ранее, учитывать тот факт, что по магнитным данным мы можем получить не полное поле, но лишь его отклонение от уровня, соответствующего спокойным условиям.
