Как видно из формулы (28.17), длительность отражения радиоволн от насыщенных метеорных следов позволяет определять линейную электронную плотность а, которая зависит от массы и скорости метеороида. Поэтому в случае наблюдения метеорного потока (когда скорость известна) или независимого определения скорости каким-либо путем можно по распределению длительности отражений от насыщенных следов найти распределение метеорных тел по массам, т. е. параметр s в степенном законе распределения. Однако кривая распределения по длительностям при некотором значении т ~ 10 с испытывает излом, так что количество более длительных отражений падает быстрее, чем если бы оно определялось только законом распределения метеорных тел по массе. Пример распределения метеоров потока Геминид по т согласно наблюдениям Б. Л. Кащеева и В. Н. Лебединца [96] представлен на7 рис. 73. Аналогичные кривые получаются для других потоков, а также для спорадических метеоров [29, 30, 279]. Объяснить наблюдаемый излом на кривой распределения по длительностям можно было, предположив, что аналогичный излом существует в распределении метеорных тел по массам, иначе говоря, что параметр s меняет свое значение. Такое мнение высказывали в 1957— 1962 гг. Б. Л. Кащеев и В. Н. Лебединец [95—97]. Однако О. И. Белькович [28] показал, что в этом случае область перехода должна соответствовать изменению длительности более чем на порядок, т. е. переход должен быть плавным. Наблюдаемый же излом, как правило, S 29. РАЗРУШЕНИЕ ИОННОГО СЛЕДА 305 довольно резкий. Поэтому причина его заключается не в переломе закона распределения метеорных тел по массам, а в том, что при больших т начинают сказываться, lg/V ЗМ 2,00\ /00 0,00\ о -2 •0,50 ОМ v0,50 4,00 Lgt у 1,50 Рис. 73. Распределение метеорных следов по длительностям (по Кащееву и Лебединцу): 1 — 1958 г., -2 — 1959 г. помимо диффузии, другие механизмы, приводящие к разрушению следа. В целом ряде исследований рассматривались следующие механизмы, ограничивающие длительность радиоэха: рекомбинация [357], прилипание электронов к нейтральным молекулам и атомам [23, 239, 311, 323, 371], турбулентная диффузия [327]. Однако авторы этих исследований исходили из предположения, что область отражения на следе (зеркальная точка) совпадает с областью максимальной длительности сигнала. Это предположение не соответствует действительности: из-за различной ориентировки следов относительно антенны зеркальная точка может занимать, вообще говоря, любое положение относительно точки максимальной линейной плотности*). Это обстоятельство учтено в работах [29, 30]. *) Точка максимальной линейной плотности, вообще говоря, не совпадает с точкой максимальной длительности сигнала, хотя и близка к ней. 306 ГЛ. V. МЕТЕОРНАЯ ИОНИЗАЦИЯ а) Рекомбинация. Если разрушение следа определяется одной диффузией, то электронная концентрация на оси следа в момент tD на основании (28.4) будет равна МО) (29.1) 4nDtD + ni* Допустим теперь, что наряду с диффузией происходит также рекомбинация электронов с ионами, коэффициент которой равен pV Тогда та же концентрация п, будет достигнута через некоторое время tR < tD, связанное с пе уравнением [29] пе = : 2 — , (29.2) 'дИ"Я + ТаРл1пТ + "$ где £0 = т^". Приравнивая правые части (29.1) и (29.2), получим соотношение времен tD = *Д ap^ln i + - 8tcD (29.3) Величина In [ -у- J слабо зависит от высоты и электронной плотности следа, причем приближенно In — « 5. Поэтому в (28.17) можно пренебречь вторым членом и принять мЬ2 р2 tD = J* -Ц (29.4) Обозначим а1п|Т (29.5) * — 8nD ' тогда (29.3) запишется в виде Ь> = *л(1 + Рл7). Пусть зеркальная точка находится на некоторой характеристической высоте ив» для которой D = Do, а = ао (29.6) § 29. РАЗРУШЕНИЕ ИОННОГО СЛЕДА 307 и все прочие величины мы будем записывать с индексом «0». Тогда для любой высоты h D = DoeH, где Н = tR Введем относительную длительность следа 9 = —, то где т0 = —, и относительную электронную плотность 16я D п 5 =-— (ат —- максимальная плотность данного следа, ао ао — минимальная регистрируемая плотность). Тогда задача состоит в том, чтобы выразить 9 как функцию двух переменных: | и Я, после чего построить функцию распределения метеорных эхо по 9: F(B), а затем перейти от нее к Fit). Эта задача была решена О. И. Бель- ковичем и его сотрудниками [29] в предположении о случайном положении зеркальной точки относительно максимума кривой ионизации, причем было получено _ 3(я-1) t F(t) = ТяРя* (29.7) Таким образом, при малых t зависимость Fit) имеет степенной характер, но при больших t эта зависимость нарушается. Граничное значение t будет зависеть от величины *R •^ = !_А_ » 2,4-10" Ц-, (29.8) о а л которая зависит только от длины волны и не зависит от характеристической высоты, а значит, и от скорости метеора. Если рассматривать конкретные механизмы рекомбинации, то наиболее эффективной будет диссоциативная рекомбинация с молекулярными ионами Og" и NO+, преобладающими в метеорной зоне [1531: 0+ + е-+0 + О (рд= 210"7 см3/с), N0+ +*-*N + 0 (Ря=4,5.«Г7см3/с). (29'9) 308 ГЛ. V. МЕТЕОРНАЯ ИОНИЗАЦИЯ Константы скоростей этих реакций одного порядка, концентрации соответствующих ионов в метеорной зоне не превышают 105 см""3, поэтому диссоциативная рекомбинация завершается за время порядка 10"4 с и никак не влияет на медленное разрушение следа. Радиативная рекомбинация с атомами имеет константу скорости (}л ~ ~10~12 см3/с, и таким образом, при наблюдении на метровых волнах правая часть (29.8) имеет порядок 10""4 с"1. Это означает, что процесс рекомбинации не играет заметной роли в разрушении следа.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Разрушение ионного следа» з дисципліни «Фізика метеоритних явищ»
