Влияние эффектов распространения свистовых волн в магнитосфере Земли на их циклотронное усиление

Исследуются особенности циклотронного усиления свистовых волн при их распространении в магнитосфере Земли при наличии крупномасштабных плазменных неоднородностей, таких как плазмопауза и плазменные дакты. Распространение волн рассматривается в рамках уравнений геометрической оптики с использованием профилей распределения холодной плазмы, измеренных на спутниках Van Allen Probes. Исследовано изменение амплитуды сигналов, обусловленное циклотронным взаимодействием волн и энергичных электронов с анизотропной функцией распределения. Инкремент циклотронной неустойчивости вычисляется вдоль траектории распространения волны с учётом изменяющегося волнового вектора для заданной аналитически функции распределения энергичных электронов. Показано, что в случае каналированного распространения внутри дакта или вблизи плазмопаузы частотный профиль однопроходного усиления примерно совпадает с частотным профилем инкремента циклотронной неустойчивости в экваториальной области для малых (|Θ₀|≲30^°) начальных углов между волновым вектором и магнитным полем и относительно небольших (W₀≲15 кэВ) энергий электронов, а для старта под большими углами и больших энергий полоса усиления расширяется в область более высоких частот. В случае неканалированного распространения эффективность циклотронного взаимодействия заметно ниже, а частотный профиль однопроходного усиления отличается от экваториального профиля инкремента циклотронной неустойчивости: эффективнее усиливаются волны, начальный волновой вектор которых направлен к Земле, и эта асимметрия увеличивается с ростом энергии электронов.