2.1. Распространение радиоволн в плазме. Генерация радиоизлучения плазменными колебаниями

Пусть на облако полностью ионизованного газа (плазмы) падает плоская монохроматическая волна, распространяющаяся вдоль оси z. Электрическое поле волны Под действием этого поля электроны приходят в движение.

(2.1)

m – масса электрона, n_ст – частота столкновений в плазме (второе слагаемое в левой части уравнения описывает трение электрона об окружающую плазму, приводящее к затуханию колебаний).

Напомним также уравнения Максвелла:

;

(2.2)

В дальнейшем для простоты стрелки над векторами опускаем.

При решении уравнений Максвелла для случая распространения волны в проводящей среде (плазме) оказывается удобным ввести комплексную диэлектрическую проницаемость среды в виде:

(2.3)

Комплексная диэлектрическая проницаемость (2.3) равна квадрату комплексного показателя преломления, который, в свою очередь, состоит из обычного показателя преломления n (действительная часть) и коэффициента поглощения k (мнимая часть).

Вначале рассмотрим случай без магнитного поля (). Из решения уравнения движения для электрона (2.1) можно найти:

. (2.4)

Выражение для частоты столкновений n_ст определяется решением задачи о рассеянии:

(2.5)

где – средняя скорость электронов, а N — их концентрация. В условиях солнечной короны (N ~ 10⁸ см^–3) n_ст ~ 1/15 с^–1