Явление головного эха было открыто независимо двумя группами исследователей: Дж. Хеем, С. Парсонсом и Дж. Стьюартом в 1947 г. [345], П. Миллманом и Д. Мак-Кинли в 1949 г. [404]. В отличие от основного эха, возникающего в результате отражения радиоволн ионным следом метеора, головное эхо, как показывает его изображение на экране локатора (рис. 75), образуется Рис. 75. Изображение головного эха на экране радиолокатора (наклонная полоса слева). источником, движущимся вместе с метеором. Д. Мак- Кинли и П. Миллман тогда же выдвинули гипотезу о том, что этим источником является «сгусток ионизации», образующийся впереди тела под действием сильного ультрафиолетового излучения ударной волны. Как показали еще в 1960 г. А. Кук и Дж. Хокинс [307], а в 1962 г. Б. Мак-Интош [390], головное эхо является практически мгновенным отражением радиоволн от источника, движущегося вместе с метеором. Иначе говоря, его длительность меньше постоянной времени радара, которая для капа декой установки (Я. Холлидей) равна 8 • 10~3 с [330], а для чехословацкой (на которой § 30. ГОЛОВНОЕ ЭХО 315 с 1959 г. под руководством М. Шимека ведутся систематические наблюдения головных эхо) — 2 • 10"3 с [464]. Чтобы длительность головного эха была меньше этих значений, скорость рекомбинации в метеорном следе должна быть 10"5 см3/с [307, 391], тогда как реакции (29.9) имеют скорость в 20—50 раз меньшую. Чтобы устранить это расхождение, Я. Райхль в 1965 г. [443] сделал предположение, что в неравновесных условиях константа скорости реакций (29.9) может на 1—2 порядка превышать свое равновесное значение, приведенное выше. Действительно, эксперименты Г. Эберта и др. [313] показали, что в начале процесса рекомбинации типа (29.9) константа скорости реакции в 10 раз превосходит свое равновесное значение. В работах [444—446] Я. Райхль привел ряд дополнительных доводов в пользу сделанного им предположения. В частности, из теории начальной стадии неравновесной диссоциативной рекомбинации, разработанной Г. Вильгельмом [494], следует, что на этой. стадии константа скорости реакций (29.9) может превышать равновесное значение чна два порядка. В работах 1968—1969 гг. Я. Райхль [444, 445] развил представление о так называемом слое взаимодействия перед метеорным телом, в котором происходит взаимодействие отраженных и набегающих молекул, развиваются такие процессы, как возбуждение, ионизация и диффузия. Условием существования слоя взаимодействия является 10"1<В<10, В= — ^, (30.1) где В — обратное число Кпудсепа (см. (7.26)), v, vr — скорости набегающих и отраженных частиц, R -— радиус тела, Zoo — длина свободного пробега. Это условие реализуется в режиме, близком к свободно-молекулярному, выполняется в переходном режиме и заканчивается в режиме течения со скольжением [41]. С наступлением режима непрерывного обтекания слой взаимодействия разрушается, уступая место ударно-сжатому слою. В рамках концепции слоя взаимодействия Я. Райхлю удалось сравнить эффективность процессов возбуждения, ионизации и диффузии, выявить наличие «подслоев», со- 316 ГЛ. V. МЕТЕОРНАЯ ИОНИЗАЦИЯ ответствующих этим процессам, и получить соотношение между их размерами для различных скоростей метеоров. Интервал высот 118-^87 км, характерный, по П. Мил- лману, для головных эхо, соответствует условию (30.1) для тел размерами 1 -г-10 см. По подсчетам Я. Райхля [445] с учетом загораживания отраженными и испарившимися молекулами (повышающего плотность частиц в слое), условие пе>№7 см"3, необходимое для обнаружения радаром, осуществляется для тел с d = 1 см в интервале высот 80 -г-115 км, а для тел с d = 10 см — в интервале 87-М18 км. Таким образом, интервал высот, приведенный П. Миллманом, как раз и соответствует выполнению условия пе ^ 107 см"3 для тел приведенных размеров. У меньших тел слой взаимодействия не образуется, у больших тел режим непрерывного обтекания наступает на больших высотах, и формирование ударной волны прерывает действие механизма Райхля: ионизацию набегающих атомов кислорода отраженными и испаряющимися молекулами. Зато после сформирования ударной волны возможна ^ионизация опережающим излучением, о которой говорилось выше. В § 26 мы уже говорили о связи между головным эхо и свечением запрещенной зеленой линии кислорода в метеорных спектрах. Перечислим некоторые факты, относящиеся к обоим явлениям. 1. Головные эхо наблюдаются не только у ярких метеоров, но и у сравнительно слабых — до +2т [443] (как и зеленая линия). Высота образования головных эхо понижается от —120 км у метеоров —5т до —105 км у метеоров +2™, высота исчезновения повышается от —85 км до 95—100 км соответственно. По сравнению с основным эхо, головное эхо начинается выше (основное эхо имеет максимум на h = 95 км). Интервалы высот для головного эха и зеленой линии почти одинаковы. 2. Головные эхо чаще встречаются у быстрых метеоров (Персеиды), у них же чаще наблюдается зеленая линия. 3. Отмечается относительное постоянство интенсивности обоих явлений вдоль пути метеора. 4. Поведение обоих явлений зависит от атмосферных условий, что было установлено Я. Холлидеем [330, 3311 § 30. ГОЛОВНОЕ ЭХО 317 в отношении зеленой линии и Б. Мак-Интошем [390] в отношении головного эха. 5. Наблюдается зависимость частоты появления и высот свечения зеленой линии от солнечной активности [331, 367]. Для головных эхо связь менее выражена и вопрос не может считаться выясненным [435, 436]. Как мы • видели, Я. Райхлю [445] удалось в общих чертах объяснить с единой точки зрения оба явления: головное эхо и свечение зеленой линии кислорода в метеорных спектрах. Однако пока еще никем не производились параллельные спектральные и радиолокационные наблюдения ярких метеоров для непосредственного подтверждения связи этих явлений — не статистически, и не по таким признакам, как интервал высот, скорости и блеск метеоров, а путем сравнения их развития у одних и тех же метеоров.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Головное эхо и его связь с другими явлениями» з дисципліни «Фізика метеоритних явищ»
