О генерации ОНЧ излучений с повышающейся и понижающейся частотой в магнитосферном циклотронном мазере в режиме лампы обратной волны
Исследуются механизмы формирования понижающихся тонов в динамическом спектре свистовых волн, генерируемых в магнитосфере Земли энергичными электронами при реализации режима лампы обратной волны (ЛОВ) в магнитосферном циклотронном мазере. Как показано ранее, этот режим позволяет объяснить многие особенности хоровых КНЧ–ОНЧ излучений в магнитосфере, в частности генерацию элементов с дискретным частотным спектром, характеризуемых большим инкрементом неустойчивости и быстрым дрейфом частоты. На основе численного решения упрощённой системы нелинейных уравнений, описывающих динамику магнитосферной ЛОВ в предположении малого КПД взаимодействия волн и частиц, продемонстрировано, что генерация понижающихся тонов имеет место в случае, когда область генерации смещается от экваториальной плоскости (минимума геомагнитного поля) в сторону, противоположную движению энергичных электронов. При этом резонансные электроны в процессе генерации движутся в сторону уменьшения геомагнитного поля, поэтому их продольная скорость увеличивается, что соответствует уменьшению частоты циклотронного резонанса. В качестве двух механизмов смещения области генерации от экватора рассматриваются увеличение линейного инкремента неустойчивости (например, за счёт роста концентрации энергичных частиц) и сохранение фазовой группировки частиц, возвращающихся в область генерации за счёт баунс-осцилляций. Показано, что оба эти механизма могут привести к формированию понижающихся тонов, причём свойства генерируемых излучений (скорость дрейфа частоты, характерный интервал следования элементов) оказываются различными. Обсуждаются условия сохранения фазовой группировки частиц при баунс-осцилляциях. По-видимому, этот механизм может работать в случае, когда размер области генерации вдоль магнитного поля близок к характерной длине баунс-осцилляций резонансных электронов, что реализуется при достаточно высокой концентрации холодной плазмы в области генерации.