Грозовые явления при Е-Спорадическом распространении на 144 МГц

2.3 Волновые явления в атмосфере Земли

Рябь скользящая по поверхности моря, гигантские волны, бьющиеся о берег, цунами, путешествующие на высокой скорости и медленно изменяющиеся колебания глобальной длины волны (то есть приливы) все они представляют волновые явления в океанах. Заметьте, что все эти волны показывают различные свойства и особенности, созданные различными механизмами, находящиеся под влиянием различных параметров и, наконец, описаны различными математическими моделями. Таким образом, перед нами тот же самый тип волн с иной шкалой длин, но перед нами стоят волны с другими характеристиками и другой материальной природой, фактически мы можем найти большое разнообразие волновых явлений в океанах. Атмосфера Земли упоминается часто как атмосферный океан, это показывает разнообразие явлений, которые не существуют в реальном океане, хотя (например разделение зарядов в ионосфере), тем не менее, мы также можем найти большое разнообразие волновых явлений в атмосфере. Все мы знаем, например, колебания давления коротких волн, распространяющихся в воздухе, то есть акустические волны, которые представляют пример так называемых внутренних волн.

²Однако недавние исследования указывают уместность модели также в полярных широтах, смотрите[34].

³Присутствие металлических ионов в области Е ионосферы, например, объясняется наличием вещества от метеоритов и комет, откладывающегося в верхних геомагнитных слоях атмосферы, см., например, [14].

Рис. 2.2. Воздушный поток проходя через горный хребет создаёт серию подветренных волн на высоте. См. [21] и ссылки процитированные там.

Другой пример внутренних волн представлен атмосферными гравитационными волнами (AGW), то есть колебания воздушных масс, вызванное подъемной силой bouyancy и восстанавливающейся силы гравитации⁴. Эти волны были сначала описаны в статье Хайнсом ориентировочно в 1960 [1] (см. также Персональные замечания Хайнса в [12] и вводный курс, например, в [31] и [32]). С тех пор гравитационные волны были исчерпывающе изучены и экспериментально, и теоретически многими исследовательскими группами и стало очевидно, что гравитационные волны играют доминирующую роль в атмосферной физике. Так называемые перемещающиеся ионосферные возмущения (TID), например, наконец объясняются ионосферным проявлением атмосферных гравитационных волн, перемещающихся в нейтральной атмосфере, см. например, [15].

Терминология рассматривает крупные гравитационные волны с периодами от 30 минут до 3 часов и длинами волн в тысячи километров, средние AGW с периодами приблизительно между 15 минутами и 1 часом и длинами волн до нескольких сотен километров и гравитацимонные волны мелкого масштаба, данные периоды приблизительно 3 и 5 минут [10]. Гравитационные волны образуются на различных высотах и различными механизмами, например горизонтальными воздушными потоками, текущими поперек гор (то есть так называемые горные или подветренные волны в более низкой тропосфере, см. рис. 2.2), конвекционными процессами и сдвигом ветра в верхней тропосфере и более низкой стратосфере, нагревом джоулевой теплотой, дающим начало осаждению электронов в полярной ионосфере в течение геомагнитного возмущения и также многими другими атмосферными явлениями.