Численное моделирование электрического поля и зонального тока в ионосфере Земли – постановка задачи и тестовые расчеты

Данная работа посвящена численному моделированию электрических полей и их эффектов в ионосфере Земли. Представлены два различных подхода к описанию электрического поля, реализованные на основе глобальной самосогласованной модели системы термосфера, ионосфера, протоносфера (ГСМ ТИП), разработанной в ЗО ИЗМИРАН. Дано подробное описание модели электрического поля, входящей в состав ГСМ ТИП, на которой были выполнены все ранее опубликованные исследования. Модель основана на решении трехмерного уравнения $\nabla j=0$ для плотности полного тока в ионосфере, приводящегося к двумерному интегрированием по толщине токопроводящего слоя ионосферы в предположении, что компоненты электрического поля не меняются по высоте. Также представлена новая модель электрического поля, в которой моделирующее уравнение приводится к двумерному интегрированием вдоль силовых линий геомагнитного поля. Проведено сопоставление результатов расчетов, полученных на обеих моделях, которое показало, что новая модель правильно описывает глобальное распределение электрического поля в ионосфере Земли, в том числе и вблизи геомагнитного экватора, тогда как область применимости старой модели ограничена высокими и средними широтами.