<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing with OASIS Tables v3.0 20080202//EN" "journalpub-oasis3.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:oasis="http://docs.oasis-open.org/ns/oasis-exchange/table" xml:lang="en" dtd-version="3.0">
  <front>
    <journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher">ANGEO</journal-id><journal-title-group>
    <journal-title>Annales Geophysicae</journal-title>
    <abbrev-journal-title abbrev-type="publisher">ANGEO</abbrev-journal-title><abbrev-journal-title abbrev-type="nlm-ta">Ann. Geophys.</abbrev-journal-title>
  </journal-title-group><issn pub-type="epub">1432-0576</issn><publisher>
    <publisher-name>Copernicus Publications</publisher-name>
    <publisher-loc>Göttingen, Germany</publisher-loc>
  </publisher></journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.5194/angeo-37-405-2019</article-id><title-group><article-title>Evanescent acoustic-gravity modes in the isothermal atmosphere:
systematization and applications to the Earth and solar atmospheres</article-title><alt-title>Evanescent acoustic-gravity modes in the isothermal atmosphere</alt-title>
      </title-group><?xmltex \runningtitle{Evanescent acoustic-gravity modes in the isothermal atmosphere}?><?xmltex \runningauthor{O. K. Cheremnykh et al.}?>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author" corresp="no">
          <name><surname>Cheremnykh</surname><given-names>Oleg K.</given-names></name>
          
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="no">
          <name><surname>Fedorenko</surname><given-names>Alla K.</given-names></name>
          
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="no">
          <name><surname>Kryuchkov</surname><given-names>Evgen I.</given-names></name>
          
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes">
          <name><surname>Selivanov</surname><given-names>Yuriy A.</given-names></name>
          <email>yuraslv@gmail.com</email>
        <ext-link>https://orcid.org/0000-0002-3871-7926</ext-link></contrib>
        <aff id="aff1"><institution>Space Research Institute NASU-SSAU, Kyiv, 03187, Ukraine</institution>
        </aff>
      </contrib-group>
      <author-notes><corresp id="corr1">Yuriy A. Selivanov (yuraslv@gmail.com)</corresp></author-notes><pub-date><day>11</day><month>June</month><year>2019</year></pub-date>
      
      <volume>37</volume>
      <issue>3</issue>
      <fpage>405</fpage><lpage>415</lpage>
      <history>
        <date date-type="received"><day>4</day><month>January</month><year>2019</year></date>
           <date date-type="rev-request"><day>21</day><month>January</month><year>2019</year></date>
           <date date-type="accepted"><day>3</day><month>May</month><year>2019</year></date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>Copyright: © 2019 Oleg K. Cheremnykh et al.</copyright-statement>
        <copyright-year>2019</copyright-year>
      <license license-type="open-access"><license-p>This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International License. To view a copy of this licence, visit <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/</ext-link></license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://angeo.copernicus.org/articles/37/405/2019/angeo-37-405-2019.html">This article is available from https://angeo.copernicus.org/articles/37/405/2019/angeo-37-405-2019.html</self-uri><self-uri xlink:href="https://angeo.copernicus.org/articles/37/405/2019/angeo-37-405-2019.pdf">The full text article is available as a PDF file from https://angeo.copernicus.org/articles/37/405/2019/angeo-37-405-2019.pdf</self-uri>
      <abstract><title>Abstract</title>
    <p id="d1e101">The objects of research in this work are evanescent wave
modes in a gravitationally stratified atmosphere and their associated
pseudo-modes. Whereas the former, according to the dispersion relation,
rapidly decrease with distance from a certain surface, the latter, having the
same dispersion law, differ from the first by the form of polarization and
the nature of decrease from the surface. Within a linear hydrodynamic model,
the propagation features of evanescent wave modes in an isothermal atmosphere
are studied. Research is carried out for different assumptions about the
properties of the disturbances. In this way, a new wave mode – anelastic
evanescent wave mode – was discovered that satisfies the dispersion relation
<inline-formula><mml:math id="M1" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Also, the possibility of the
existence of a pseudo-mode related to it is indicated. The case of two
isothermal media differing in temperature at the interface is studied in
detail. It is shown that a non-divergent pseudo-mode with a horizontal scale
<inline-formula><mml:math id="M2" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be realized on the interface with dispersion
<inline-formula><mml:math id="M3" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Dispersion relation <inline-formula><mml:math id="M4" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at the interface of two media is satisfied by the wave mode,
which has different types of amplitude versus height dependencies at
different horizontal scales <inline-formula><mml:math id="M5" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The applicability of the obtained
results to clarify the properties of the <inline-formula><mml:math id="M6" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>-mode observed on the Sun is
analyzed.</p>
  </abstract>
    </article-meta>
  </front>
<body>
      

      <?xmltex \hack{\allowdisplaybreaks}?>
<sec id="Ch1.S1" sec-type="intro">
  <label>1</label><title>Introduction</title>
      <p id="d1e234">Acoustic-gravity waves (AGWs) in the Earth's atmosphere have been studied
theoretically and experimentally for more than 60 years. The linear theory of
AGW (Hines, 1960; Yeh and Liu, 1974; Francis, 1975) admits the existence in
the atmosphere of a continuous spectrum of freely propagating waves,
consisting of acoustic and gravity regions on the dispersion plane, as well
as of evanescent modes, which can only propagate horizontally.</p>
      <p id="d1e237">The freely propagating AGWs effectively transfer the energy and momentum
between various atmospheric layers and thus play an important role in the
dynamics and energy balance of the atmosphere. These waves are generated by
various sources (both natural and technogenic ones), which are accompanied by
a significant energy output into the atmosphere. Further, when the AGWs
propagate upward, the energy conservation compensates for the decrease in the
atmospheric density with the height by exponentially increasing amplitude.
Therefore at a certain height the waves become nonlinear. Significant
progress in the development of the nonlinear theory of AGWs was achieved by a
number of authors, in particular, Belashov (1990), Nekrasov et al. (1995),
Kaladze et al. (2008), Stenflo and Shukla (2009), and Huang et al. (2014).
Numerical modeling of the freely propagating AGWs in the realistic viscous
and heat-conducting atmosphere is an important area of modern studies of
these waves (i.e., Cheremnykh et al., 2010; Vadas and Nicolls, 2012).</p>
      <p id="d1e240">Satellite observations of AGWs in the Earth's polar thermosphere indicate a
prevailing presence of waves with oscillation periods concentrated around the
Brunt–Väisälä period and of horizontal scales of about
500–700 km (Johnson et al., 1995; Innis and Conde, 2002; Fedorenko et al.,
2015). Azimuths of the propagation of these AGWs demonstrate the close
connection with the directions of background winds in the thermosphere.
Moreover, the amplitudes of the waves depend on the speed of headwind, but do
not depend on height (Fedorenko and Kryuchkov, 2013; Fedorenko et al., 2018).
These experimental results cannot be sufficiently explained by the theory of
freely propagating AGWs. They may<?pagebreak page406?> indicate waveguide or evanescent (along a
horizontal surface) propagation of at least part of the observed waves.</p>
      <p id="d1e243">As well as freely propagating AGWs, evanescent wave modes also play an
important role in atmospheric dynamics of the Sun and planets. Evanescent
waves propagate horizontally in an atmosphere, vertically stratified by
gravity, subject to the presence of vertical gradients of parameters. The
energy of these waves should decrease both up and down from the level at
which they are generated. Therefore, evanescent waves are most effectively
generated in areas of presence of significant vertical gradients of
temperature and density or strong local currents. For example, in the solar atmosphere suitable conditions for realization of evanescent modes occur at the boundary between the chromosphere and corona. This follows from the analysis made by Jones (1969) for the so-called non-divergent modes of solar oscillations. In the Earth's atmosphere, such waves can be
efficiently generated at sharp vertical temperature gradients, for example,
at the base of the thermosphere or at the heights of the tropopause and
mesopause. Also, evanescent wave modes can emerge in the presence of strong
inhomogeneous winds, for example, in the region of the polar circulation of
the thermosphere.</p>
      <p id="d1e247">The study of evanescent waves traditionally gets less attention than the
study of freely propagating AGWs. The most known of them are the horizontal
Lamb wave and vertical oscillations with Brunt–Väisälä (BV)
frequency (Beer, 1974; Waltercheid and Hecht, 2003). In hydrodynamics,
physics of terrestrial and solar atmosphere, the surface gravity mode with
dispersion <inline-formula><mml:math id="M7" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, is also well studied (Tolstoy, 1963; Jones,
1969). In particular, it was shown that it is the fundamental mode (<inline-formula><mml:math id="M8" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>-mode)
of oscillations in the solar atmosphere (Jones, 1969). Experimental <inline-formula><mml:math id="M9" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>-mode
observations are used to study flows, refinement of the solar radius, and
other parameters of the Sun (Ghosh et al., 1995; Antia, 1998). In the Earth's
atmosphere, evanescent waves are often observed at altitudes near the
mesopause using ground-based instrumentation (Shimkhada et al., 2009).</p>
      <p id="d1e284">In this paper, different types of evanescent acoustic-gravity modes
characteristic of an isothermal atmosphere are investigated using a set of
linearized hydrodynamic equations. In particular, the possibility of the
existence of a new type of evanescent acoustic-gravity mode with the
dispersion <inline-formula><mml:math id="M10" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is proved in the
assumption of anelasticity of the disturbance. Also, the possibility of
realizing the evanescent modes in the model of a thin temperature gap is
studied.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S2">
  <label>2</label><title>Evanescent modes in the isothermal atmosphere</title>
      <p id="d1e323">Consider an unbounded ideal isothermal atmosphere, stratified in a field of
gravity. Linear perturbations in such a medium satisfy a set of four
first-order hydrodynamic equations (Hines, 1960). These equations are
convenient to bring to a set of two second-order equations for the
perturbations of the horizontal <inline-formula><mml:math id="M11" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and vertical <inline-formula><mml:math id="M12" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> particle
velocities (Tolstoy, 1963):

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M13" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="Ch1.E1"><mml:mtd><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E2"><mml:mtd><mml:mtext>2</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          where <inline-formula><mml:math id="M14" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M15" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M16" display="inline"><mml:mi>g</mml:mi></mml:math></inline-formula> denote background atmosphere density,
ratio of specific heats, and acceleration of gravity, respectively;
<inline-formula><mml:math id="M17" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the sound speed, <inline-formula><mml:math id="M18" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the density-scale height, <inline-formula><mml:math id="M19" display="inline"><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the
temperature, <inline-formula><mml:math id="M20" display="inline"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the Boltzmann constant, and <inline-formula><mml:math id="M21" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the molecular mass of
the atmospheric gas.</p>
      <p id="d1e706">Solutions to Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>) are
searched for in the form
          <disp-formula id="Ch1.E3" content-type="numbered"><label>3</label><mml:math id="M22" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        where <inline-formula><mml:math id="M23" display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M24" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are cyclic frequency and horizontal component of
the wave vector, respectively; parameter <inline-formula><mml:math id="M25" display="inline"><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula> sets the vertical scale of the
change in the amplitude of velocities, <inline-formula><mml:math id="M26" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M27" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, with the height,
<inline-formula><mml:math id="M28" display="inline"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula>. For brevity, we will refer to <inline-formula><mml:math id="M29" display="inline"><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula> as the stratification of the
corresponding mode.</p>
      <p id="d1e830">Equations (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>) admit, similarly to Hines (1960), on the existence on the
“frequency–wave number” plot of regions of freely propagating gravity and acoustic waves, in which <inline-formula><mml:math id="M30" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>±</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M31" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the vertical component of the wave vector.
Also, from Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>) we get the solutions in the form
of evanescent wave modes with real <inline-formula><mml:math id="M32" display="inline"><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula> and propagating horizontally
(Waltercheid and Hecht, 2003). Solutions in the form of evanescent modes are
usually obtained by imposing additional conditions on the perturbation
properties.</p>
<sec id="Ch1.S2.SS1">
  <label>2.1</label><title>Non-divergent and pseudo-non-divergent modes</title>
      <p id="d1e895">Let us note the well-known hydrodynamics approximation of perturbations
incompressibility (see, e.g., Ladikov-Roev and Cheremnykh, 2010),
for which
            <disp-formula id="Ch1.E4" content-type="numbered"><label>4</label><mml:math id="M33" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">div</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          In frames of this approximation, we
obtain the following equations from Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>):

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M34" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="Ch1.E5"><mml:mtd><mml:mtext>5</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E6"><mml:mtd><mml:mtext>6</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
      <?pagebreak page407?><p id="d1e1059">After substituting Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E3"/>) into Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E5"/>) and (6), we find
that

                <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M35" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            This yields a dispersion equation for incompressible wave modes in the form
            <disp-formula id="Ch1.E7" content-type="numbered"><label>7</label><mml:math id="M36" display="block"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          Given the dispersion found, we obtain an expression for the polarization of
the incompressible modes:
            <disp-formula id="Ch1.E8" content-type="numbered"><label>8</label><mml:math id="M37" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          Further, from the condition (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E4"/>) and
polarization (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E8"/>) we get <inline-formula><mml:math id="M38" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Insofar as <inline-formula><mml:math id="M39" display="inline"><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula> is a real
value, then non-divergent (ND) wave mode has no periodic vertical solution
and is horizontally propagating.</p>
      <p id="d1e1217">Let us show that the dispersion relation (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E7"/>) is also satisfied by
another wave mode. After using this relation in
Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>), we get

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M40" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="Ch1.E9"><mml:mtd><mml:mtext>9</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi>H</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E10"><mml:mtd><mml:mtext>10</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>H</mml:mi><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            From Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E9"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E10"/>) follow

                <disp-formula id="Ch1.Ex3"><mml:math id="M41" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          which implies that there are two solutions to this equation:
            <disp-formula id="Ch1.E11" content-type="numbered"><label>11</label><mml:math id="M42" display="block"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          The first solution in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E11"/>) corresponds to the non-divergent (ND)
wave mode, and the second one we call pseudo-non-divergent mode (NDp). The
expression for polarization NDp is obtained from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E9"/>) and has the
form

                <disp-formula id="Ch1.Ex4"><mml:math id="M43" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          Also for this mode, the following equation holds:

                <disp-formula id="Ch1.Ex5"><mml:math id="M44" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:mi mathvariant="normal">div</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          which shows that for the NDp mode div<inline-formula><mml:math id="M45" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> only when <inline-formula><mml:math id="M46" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S2.SS2">
  <label>2.2</label><title>Anelastic and pseudo-anelastic modes</title>
      <p id="d1e1648">Let us show that Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>) indicate that another wave mode, not
previously studied, may exist. To do this, we introduce, according to Bannon (1996), the anelastic linear perturbations, which satisfy the condition
            <disp-formula id="Ch1.E12" content-type="numbered"><label>12</label><mml:math id="M47" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">div</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          In the isothermal atmosphere with barometric density distribution we have

                <disp-formula id="Ch1.Ex6"><mml:math id="M48" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          therefore, for such anelastic perturbations, the following equation holds:
            <disp-formula id="Ch1.E13" content-type="numbered"><label>13</label><mml:math id="M49" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">div</mml:mi><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          Substituting Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E13"/>) into Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>), we get

                <disp-formula specific-use="align"><mml:math id="M50" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            Thus, given Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E3"/>), this should be

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M51" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="Ch1.E14"><mml:mtd><mml:mtext>14</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E15"><mml:mtd><mml:mtext>15</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            Then the dispersion equation for anelastic (AE) modes takes the form
            <disp-formula id="Ch1.E16" content-type="numbered"><label>16</label><mml:math id="M52" display="block"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          With the resulting dispersion, polarization follows from Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E14"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E15"/>):
            <disp-formula id="Ch1.E17" content-type="numbered"><label>17</label><mml:math id="M53" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          Further, taking into account Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E13"/>), we obtain <inline-formula><mml:math id="M54" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.
Consequently, the AE mode also does not have a solution periodic vertically
and can only propagate horizontally.</p>
      <p id="d1e2046">After substituting the dispersion (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E16"/>) into
Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>), we get

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M55" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="Ch1.E18"><mml:mtd><mml:mtext>18</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E19"><mml:mtd><mml:mtext>19</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><?xmltex \hack{\hbox\bgroup\fontsize{9.5}{9.5}\selectfont$\displaystyle}?><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><?xmltex \hack{$\egroup}?></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            whence we get a pair of values <inline-formula><mml:math id="M56" display="inline"><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula> identical to Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E11"/>).
Consequently, there is another wave solution that satisfies Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E16"/>):
we call it the pseudo-anelastic (AEp) mode. The first value in
Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E11"/>) corresponds to the AEp wave mode, and the second to the AE
one.</p>
      <p id="d1e2225">Polarization of the AEp mode has the form

                <disp-formula id="Ch1.Ex9"><mml:math id="M57" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          that follows from Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E18"/>) or (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E19"/>).</p>
</sec>
</sec>
<sec id="Ch1.S3">
  <label>3</label><title>General properties of evanescent modes</title>
      <?pagebreak page408?><p id="d1e2312">Let us prove that the different types of evanescent modes characteristic of
an isothermal atmosphere are related. We substitute Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E3"/>) into
Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>) without additional conditions that were
imposed in Sect. 2 when deriving ND and AE modes. As a result, we get

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M58" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="Ch1.E20"><mml:mtd><mml:mtext>20</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E21"><mml:mtd><mml:mtext>21</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          where <inline-formula><mml:math id="M59" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>g</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the
square of the Brunt–Väisälä frequency.</p>
      <p id="d1e2506">From Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E20"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E21"/>) we obtain
the dispersion equation
          <disp-formula id="Ch1.E22" content-type="numbered"><label>22</label><mml:math id="M60" display="block"><mml:mrow><?xmltex \hack{\hbox\bgroup\fontsize{9.5}{9.5}\selectfont$\displaystyle}?><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo><?xmltex \hack{$\egroup}?></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        Expressions <inline-formula><mml:math id="M61" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M62" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are
well-known dispersions of Brunt–Väisälä oscillations with
<inline-formula><mml:math id="M63" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and Lamb waves (<inline-formula><mml:math id="M64" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math></inline-formula>) with <inline-formula><mml:math id="M65" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>; in addition to these known modes, dispersion (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E22"/>) also admits
the existence of additional solutions in the form of BV pseudo-modes (BVp)
with <inline-formula><mml:math id="M66" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M67" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and Lamb
pseudo-modes (Lp) with <inline-formula><mml:math id="M68" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M69" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (Beer,
1974; Waltercheid and Hecht, 2003).</p>
      <p id="d1e2795">Then represent Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E22"/>) in the form of a quadratic equation with respect to <inline-formula><mml:math id="M70" display="inline"><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula>:

              <disp-formula id="Ch1.Ex10"><mml:math id="M71" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        The solution to this equation is
          <disp-formula id="Ch1.E23" content-type="numbered"><label>23</label><mml:math id="M72" display="block"><mml:mrow><?xmltex \hack{\hbox\bgroup\fontsize{8.8}{8.8}\selectfont$\displaystyle}?><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>±</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo><?xmltex \hack{$\egroup}?></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        from which it follows that for modes with dispersions <inline-formula><mml:math id="M73" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M74" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> there are two possible
values: <inline-formula><mml:math id="M75" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M76" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The first value corresponds to
modes ND and AEp, and the second to NDp and AE.</p>
      <p id="d1e3086">Thus, each evanescent mode can be associated with a pseudo-mode which
satisfies the same dispersion relation but differs in polarization and
dependence of the amplitude from the height, i.e., in its stratification.
Table 1 presents the properties of different evanescent modes characteristic
of the isothermal atmosphere: BV oscillations, Lamb waves, non-divergent and
anelastic modes, along with associated pseudo-modes: BVp, Lp, NDp, AEp.
Table 1 shows that for all pseudo-modes, the polarization changes depending
on the value of <inline-formula><mml:math id="M77" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Wave modes AE and ND at <inline-formula><mml:math id="M78" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> completely
coincide with AEp and NDp, respectively.</p>

<?xmltex \floatpos{t}?><table-wrap id="Ch1.T1" specific-use="star"><?xmltex \currentcnt{1}?><label>Table 1</label><caption><p id="d1e3125">Properties of different evanescent acoustic-gravity modes.</p></caption><oasis:table frame="topbot"><?xmltex \begin{scaleboxenv}{.95}[.95]?><oasis:tgroup cols="4">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="4" colname="col4" align="left"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1">Mode type</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">Dispersion</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M79" display="inline"><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">Polarization</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Lamb wave (L)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M80" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M81" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M82" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1">Lamb's pseudo-mode (Lp)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M83" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M84" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">BV oscillations (BV)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M85" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M86" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M87" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1">BV pseudo-mode (BVp)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M88" display="inline"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M89" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Non-divergent (ND) mode, div<inline-formula><mml:math id="M90" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M91" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M92" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M93" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1">Pseudo-non-divergent mode (NDp), div<inline-formula><mml:math id="M94" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M95" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M96" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Anelastic mode (AE), div<inline-formula><mml:math id="M97" display="inline"><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M98" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M99" display="inline"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M100" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Pseudo-anelastic mode (AEp), div<inline-formula><mml:math id="M101" display="inline"><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M102" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M103" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup><?xmltex \end{scaleboxenv}?></oasis:table></table-wrap>

      <p id="d1e3850">The location of the dispersion curves for anelastic and non-divergent modes
relative to gravity and acoustic regions in the (<inline-formula><mml:math id="M104" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> plane is
shown in Fig. 1. The <inline-formula><mml:math id="M105" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> mode
touches the gravity region of freely propagating AGWs at the same value
<inline-formula><mml:math id="M106" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at which the <inline-formula><mml:math id="M107" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> curve touches the acoustic
region (see Fig. 1). In this case, the dispersion curves of AE and ND
modes are symmetric relative to the “characteristic” curve (see Beer,
1974), which separates the AGW acoustic region from the AGW gravity region.
In fact, the characteristic curve is the geometric mean of the dispersion
curves of AE and ND modes with <inline-formula><mml:math id="M108" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F1"><?xmltex \currentcnt{1}?><label>Figure 1</label><caption><p id="d1e3987">Dispersion dependencies <inline-formula><mml:math id="M109" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula>:
(1) boundaries between acoustic and gravity regions for freely propagating
waves (dashed lines); (2) evanescent modes: <inline-formula><mml:math id="M110" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (upper
solid curve) and <inline-formula><mml:math id="M111" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (lower
solid curve), <inline-formula><mml:math id="M112" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (thin horizontal line), and <inline-formula><mml:math id="M113" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (thin
sloping straight line).</p></caption>
        <?xmltex \igopts{width=236.157874pt}?><graphic xlink:href="https://angeo.copernicus.org/articles/37/405/2019/angeo-37-405-2019-f01.png"/>

      </fig>

      <p id="d1e4090">From Fig. 1 we see that the dispersion curves of different evanescent modes
have intersections at separate points. A Lamb dispersion curve with
<inline-formula><mml:math id="M114" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> intersects the BV curve with <inline-formula><mml:math id="M115" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
at the point <inline-formula><mml:math id="M116" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. However, these modes cannot interact with each
other by reason of different polarizations and values of <inline-formula><mml:math id="M117" display="inline"><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula>. At the same
time, the pairs Lp-BV and L-BVp completely coincide in these properties and
are indistinguishable at the intersection points.</p>
      <p id="d1e4162">Dispersion curves <inline-formula><mml:math id="M118" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M119" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> intersect with the Lamb curve and the BV curve at points <inline-formula><mml:math id="M120" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M121" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In addition,
the ND mode curve intersects with the Lamb curve at the same value <inline-formula><mml:math id="M122" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
at which the AE mode curve intersects with the BV curve (see Fig. 1). ND and
AE modes cannot interact with the Lamb mode and BV oscillations due to
different polarizations (Table 1). Pseudo-modes NDp and AEp, at the points of
intersection with the Lamb wave and the BV oscillations, have the same
polarization and values of <inline-formula><mml:math id="M123" display="inline"><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Similarly, ND and AE are indistinguishable at
the points of intersection with Lp and BVp. Table 2 shows all evanescent
modes that coincide with each other at the points of intersection of the
dispersion curves, and between which interaction is possible. The cases of ND
and AE mode curves intersection with curves (<inline-formula><mml:math id="M124" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, which separate the
area of freely propagating AGWs from the evanescent area, are not presented
in Table 2.</p>

<?xmltex \floatpos{t}?><table-wrap id="Ch1.T2" specific-use="star"><?xmltex \currentcnt{2}?><label>Table 2</label><caption><p id="d1e4306">The coincidence of the evanescent mode properties at the
intersection points of the dispersion curves. Note: the bottom rows show the
modes that are indistinguishable from the corresponding mode of the top row
at the point of intersection of the dispersion curves.</p></caption><oasis:table frame="topbot"><?xmltex \begin{scaleboxenv}{.95}[.95]?><oasis:tgroup cols="8">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="4" colname="col4" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="5" colname="col5" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="6" colname="col6" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="7" colname="col7" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="8" colname="col8" align="left"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Lamb</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">Lamb's pseudo-</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">BV</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">BV pseudo-</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5">Non-divergent</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6">Pseudo-non-</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7">Anelastic</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col8">Pseudo-anelastic</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">wave (L)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">mode (Lp)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">oscillations</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">mode (BVp)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5">mode (ND)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6">divergent</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7">mode (AE)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col8">mode (AEp)</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3">(BV)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"/>
         <oasis:entry colname="col5"/>
         <oasis:entry colname="col6">mode (NDp)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7"/>
         <oasis:entry colname="col8"/>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">BVp</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">BV</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">Lp</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">L</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5">Lp</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6">L</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7">Lp</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col8">L</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">NDp</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">ND</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">NDp</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">ND</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5">BVp</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6">BV</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7">BVp</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col8">BV</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">AEp</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">AE</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">AEp</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">AE</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5"/>
         <oasis:entry colname="col6"/>
         <oasis:entry colname="col7"/>
         <oasis:entry colname="col8"/>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup><?xmltex \end{scaleboxenv}?></oasis:table></table-wrap>

<sec id="Ch1.S3.SS1">
  <label>3.1</label><title>The energy of evanescent modes in an isothermal atmosphere</title>
      <p id="d1e4502">In Sects. 2 and 3, we considered a model of an unbounded isothermal
stratified atmosphere to determine which types of evanescent modes can
satisfy the initial system of Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>). However, in an infinitely
extended medium, the necessary condition for the existence of evanescent
modes is the absence of unlimited growth of oscillation<?pagebreak page409?> energy above and
below the height level at which they are generated. It is easy to verify
that in an isothermal infinite atmosphere, none of the modes listed in Table 1 satisfy this condition.</p>
      <p id="d1e4509">Suppose further that an evanescent wave is generated at a certain altitude
level <inline-formula><mml:math id="M125" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The kinetic energy density <inline-formula><mml:math id="M126" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>z</mml:mi></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of waves should decrease both up and down
from the level <inline-formula><mml:math id="M127" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. When <inline-formula><mml:math id="M128" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the energy density <inline-formula><mml:math id="M129" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, if <inline-formula><mml:math id="M130" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M131" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, if
<inline-formula><mml:math id="M132" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. When <inline-formula><mml:math id="M133" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the energy density <inline-formula><mml:math id="M134" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, if <inline-formula><mml:math id="M135" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and
<inline-formula><mml:math id="M136" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, if <inline-formula><mml:math id="M137" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Based on these considerations, it is not
difficult to understand how the energy density varies with height for
different types of evanescent modes in an infinite isothermal atmosphere (see
Table 3). Therefore, for the realization of such modes, it is necessary to
have boundaries in the medium at which the condition for reducing energy in
both directions from this boundary can be satisfied.</p>

<?xmltex \floatpos{t}?><table-wrap id="Ch1.T3" specific-use="star"><?xmltex \currentcnt{3}?><label>Table 3</label><caption><p id="d1e4742">The change in energy density of evanescent modes with height in an
infinite isothermal atmosphere.</p></caption><oasis:table frame="topbot"><?xmltex \begin{scaleboxenv}{.95}[.95]?><oasis:tgroup cols="9">
     <oasis:colspec colnum="1" colname="col1" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="2" colname="col2" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="3" colname="col3" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="4" colname="col4" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="5" colname="col5" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="6" colname="col6" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="7" colname="col7" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="8" colname="col8" align="left"/>
     <oasis:colspec colnum="9" colname="col9" align="left"/>
     <oasis:thead>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1">Domain</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2">Lamb</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">Lamb's</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">BV</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5">BV pseudo-</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6">Non-divergent</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7">Pseudo-non-</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col8">Anelastic</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col9">pseudo-</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2">wave</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">Pseudo-</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">oscillations</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5">mode (BVp)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6">mode (ND)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7">divergent</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col8">mode (AE)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col9">anelastic</oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2">(L)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3">mode (Lp)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4">(BV)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5"/>
         <oasis:entry colname="col6"/>
         <oasis:entry colname="col7">mode (NDp)</oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col8"/>
         <oasis:entry colname="col9">mode (AEp)</oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:thead>
     <oasis:tbody>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M138" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M139" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M140" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M141" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5"><inline-formula><mml:math id="M142" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M143" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7"><inline-formula><mml:math id="M144" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col8"><inline-formula><mml:math id="M145" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col9"><inline-formula><mml:math id="M146" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3"/>
         <oasis:entry colname="col4"/>
         <oasis:entry colname="col5"/>
         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M147" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7"><inline-formula><mml:math id="M148" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col8"><inline-formula><mml:math id="M149" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col9"><inline-formula><mml:math id="M150" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3"/>
         <oasis:entry colname="col4"/>
         <oasis:entry colname="col5"/>
         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M151" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7"><inline-formula><mml:math id="M152" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col8"><inline-formula><mml:math id="M153" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col9"><inline-formula><mml:math id="M154" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row rowsep="1">
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3"/>
         <oasis:entry colname="col4"/>
         <oasis:entry colname="col5"/>
         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M155" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7"><inline-formula><mml:math id="M156" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col8"><inline-formula><mml:math id="M157" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col9"><inline-formula><mml:math id="M158" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"><inline-formula><mml:math id="M159" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col2"><inline-formula><mml:math id="M160" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col3"><inline-formula><mml:math id="M161" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col4"><inline-formula><mml:math id="M162" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col5"><inline-formula><mml:math id="M163" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M164" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7"><inline-formula><mml:math id="M165" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col8"><inline-formula><mml:math id="M166" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col9"><inline-formula><mml:math id="M167" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3"/>
         <oasis:entry colname="col4"/>
         <oasis:entry colname="col5"/>
         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M168" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7"><inline-formula><mml:math id="M169" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col8"><inline-formula><mml:math id="M170" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col9"><inline-formula><mml:math id="M171" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3"/>
         <oasis:entry colname="col4"/>
         <oasis:entry colname="col5"/>
         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M172" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7"><inline-formula><mml:math id="M173" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col8"><inline-formula><mml:math id="M174" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col9"><inline-formula><mml:math id="M175" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
       <oasis:row>
         <oasis:entry colname="col1"/>
         <oasis:entry colname="col2"/>
         <oasis:entry colname="col3"/>
         <oasis:entry colname="col4"/>
         <oasis:entry colname="col5"/>
         <oasis:entry colname="col6"><inline-formula><mml:math id="M176" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col7"><inline-formula><mml:math id="M177" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col8"><inline-formula><mml:math id="M178" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
         <oasis:entry colname="col9"><inline-formula><mml:math id="M179" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></oasis:entry>
       </oasis:row>
     </oasis:tbody>
   </oasis:tgroup><?xmltex \end{scaleboxenv}?></oasis:table></table-wrap>

      <p id="d1e5684">The presence of boundaries is not the only condition that can limit the
energy of the evanescent mode. If the equality <inline-formula><mml:math id="M180" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> holds for these
modes, then their energy does not vary with height in an isothermal
atmosphere. For an infinite atmosphere, this solution does not seem to be
physical, but it can make sense for a real atmosphere of finite height. As
follows from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E11"/>), for the ND and AE modes, as well as their
pseudo-modes, the condition <inline-formula><mml:math id="M181" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> performed at the point <inline-formula><mml:math id="M182" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.
Also, at this point, the ND mode is identical to the NDp mode, and the AE
mode completely coincides with AEp. In addition, when <inline-formula><mml:math id="M183" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> these
evanescent modes adjoin the border of regions of freely propagating AGWs (see
Fig. 1).</p>
      <?pagebreak page410?><p id="d1e5767">Consider some features of the energy balance for the evanescent modes. It
follows from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E20"/>) that
            <disp-formula id="Ch1.E24" content-type="numbered"><label>24</label><mml:math id="M184" display="block"><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close="|" open="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mfenced open="|" close="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          Combining Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E22"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E24"/>) gives the relation

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M185" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mfenced open="|" close="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E25"><mml:mtd><mml:mtext>25</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mfenced open="|" close="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The average density of the kinetic energy of the perturbations is
<inline-formula><mml:math id="M186" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
and of the potential energy it is <inline-formula><mml:math id="M187" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (Yeh and Liu, 1974; Fedorenko, 2010). Therefore, from
Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E25"/>) it follows that for the evanescent modes <inline-formula><mml:math id="M188" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≠</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. At the same time, for freely propagating AGWs, the equality
<inline-formula><mml:math id="M189" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is always fulfilled (Yeh and Liu, 1974). At the
point <inline-formula><mml:math id="M190" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> where evanescent modes on the plane (<inline-formula><mml:math id="M191" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in
Fig. 1 are adjacent to areas of freely propagating AGWs, the equality
<inline-formula><mml:math id="M192" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> holds. Taking this circumstance into
account, from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E25"/>) we obtain
            <disp-formula id="Ch1.E26" content-type="numbered"><label>26</label><mml:math id="M193" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="|" close="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="|" close="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close="|" open="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="|" close="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          that is, at this point <inline-formula><mml:math id="M194" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="Ch1.S4">
  <label>4</label><title>Evanescent modes at the interface of isothermal media</title>
      <p id="d1e6369">Let us consider the possibility of realization of evanescent modes in the
atmosphere at a thin interface between two isothermal half-spaces of infinite
extent, which differ in temperature <inline-formula><mml:math id="M195" display="inline"><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Let the boundary be localized at
some altitude level <inline-formula><mml:math id="M196" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In the lower half-space (<inline-formula><mml:math id="M197" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> we have <inline-formula><mml:math id="M198" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, while in the upper half-space (<inline-formula><mml:math id="M199" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> we have <inline-formula><mml:math id="M200" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and it is assumed
that <inline-formula><mml:math id="M201" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Note that a similar model was considered by Rosental
and Gough (1994). We will search for solutions to
Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>) in the form of
<inline-formula><mml:math id="M202" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the lower half-plane and in the form
<inline-formula><mml:math id="M203" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the upper half-plane. Substituting these
dependencies into Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>) yields

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M204" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="Ch1.E27"><mml:mtd><mml:mtext>27</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>±</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E28"><mml:mtd><mml:mtext>28</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>±</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
      <p id="d1e6803">Here indices 1 and 2 denote the values in the lower and upper half-spaces,
respectively.</p>
      <p id="d1e6806">The density of the kinetic energy of evanescent waves should decrease from
the level <inline-formula><mml:math id="M205" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> both up and down. This condition limits the possible values
of <inline-formula><mml:math id="M206" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M207" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In the upper half-space (<inline-formula><mml:math id="M208" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, when <inline-formula><mml:math id="M209" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the energy density <inline-formula><mml:math id="M210" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> if <inline-formula><mml:math id="M211" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In the lower half-space (<inline-formula><mml:math id="M212" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
when <inline-formula><mml:math id="M213" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the energy density <inline-formula><mml:math id="M214" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> if <inline-formula><mml:math id="M215" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Therefore, it is
necessary to take in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E27"/>) for <inline-formula><mml:math id="M216" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> the solution with a
“<inline-formula><mml:math id="M217" display="inline"><mml:mo>+</mml:mo></mml:math></inline-formula>” sign and in Eq. (28) for <inline-formula><mml:math id="M218" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with a “<inline-formula><mml:math id="M219" display="inline"><mml:mo>-</mml:mo></mml:math></inline-formula>” sign, so that the
energy decreases on both sides of the interface.</p>
      <p id="d1e7071">It is also necessary to consider that the possible values of <inline-formula><mml:math id="M220" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M221" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> must satisfy the boundary condition (Tolstoy, 1963; Rosental and
Gough, 1994), arising from Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>):
          <disp-formula id="Ch1.E29" content-type="numbered"><label>29</label><mml:math id="M222" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced close="|" open=""><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mfenced close="|" open=""><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        where <inline-formula><mml:math id="M223" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M224" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the densities on both sides of the
boundary. The procedure for deriving equality (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E29"/>) is exactly the
same as in the papers by Cheremnykh et al. (2018a, b). When obtaining
Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E29"/>) we require continuity of the vertical velocity component
(kinematic condition) and perturbed pressure (dynamic condition). In the
barometric atmosphere we have <inline-formula><mml:math id="M225" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M226" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is
the equilibrium pressure, which must be continuous across the interface.
Therefore, when <inline-formula><mml:math id="M227" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E29"/>) can be written as
          <disp-formula id="Ch1.E30" content-type="numbered"><label>30</label><mml:math id="M228" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>g</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F2" specific-use="star"><?xmltex \currentcnt{2}?><label>Figure 2</label><caption><p id="d1e7435">Dispersion dependencies <inline-formula><mml:math id="M229" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at the
boundary of the discontinuity for different values of the parameter <inline-formula><mml:math id="M230" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula>.
General dependence <bold>(a)</bold>, long-wave part in more detail <bold>(b)</bold>.</p></caption>
        <?xmltex \igopts{width=398.338583pt}?><graphic xlink:href="https://angeo.copernicus.org/articles/37/405/2019/angeo-37-405-2019-f02.png"/>

      </fig>

      <p id="d1e7476">Dispersion dependencies of <inline-formula><mml:math id="M231" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> calculated
numerically by means of Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E30"/>) are shown in Fig. 2a for different
values of the parameter <inline-formula><mml:math id="M232" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. On each of these curves, the
condition for decreasing energy up and down from the interface is satisfied.
The long-wavelength part of the spectrum, where the most interesting features
appear, is shown in more detail in Fig. 2b. Also shown in these figures are
the dispersion curves <inline-formula><mml:math id="M233" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M234" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the ND and AE wave modes. The
discontinuities of the <inline-formula><mml:math id="M235" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> curves, as well as
their cut-off for smaller <inline-formula><mml:math id="M236" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> values, are due to requirements <inline-formula><mml:math id="M237" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M238" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Some features of the behavior of <inline-formula><mml:math id="M239" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> will be discussed below.</p>
      <?pagebreak page411?><p id="d1e7666">As shown by Miles and Roberts (1992), the dispersion Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E30"/>) can be
rewritten to a polynomial form suitable for analysis:

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M240" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><?xmltex \hack{\hbox\bgroup\fontsize{9.3}{9.3}\selectfont$\displaystyle}?><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">8</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">6</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><?xmltex \hack{$\egroup}?></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E31"><mml:mtd><mml:mtext>31</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><?xmltex \hack{\hbox\bgroup\fontsize{9.3}{9.3}\selectfont$\displaystyle}?><mml:mo>×</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">6</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><?xmltex \hack{$\egroup}?></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          Non-physical solutions (Miles and Roberts, 1992) arising from quadratic
expressions under the radicals were excluded from consideration while
obtaining Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E31"/>) (see Eqs. <xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E27"/> and 28). Solutions of Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E31"/>) can be analyzed
by studying their asymptotic behavior.</p>
      <p id="d1e7882">If <inline-formula><mml:math id="M241" display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>≫</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, then from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E31"/>), we get

              <disp-formula id="Ch1.Ex13"><mml:math id="M242" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        It follows from this expression that
          <disp-formula id="Ch1.E32" content-type="numbered"><label>32</label><mml:math id="M243" display="block"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced open="[" close="]"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        Equation (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E32"/>) contains an interesting dependence of the frequency on
the parameter <inline-formula><mml:math id="M244" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula>. In the limit <inline-formula><mml:math id="M245" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the dispersion <inline-formula><mml:math id="M246" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the ND (NDp) mode, independent of the properties of
both environments, follows from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E32"/>). With <inline-formula><mml:math id="M247" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and using
Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E32"/>), we obtain the dispersion of the BV (BVp) mode with the
parameters of the lower medium, that is, <inline-formula><mml:math id="M248" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The
indicated asymptotic features are visible on the curves shown in Fig. 2
below.</p>
      <p id="d1e8149">In the long-wave limit, i.e., at <inline-formula><mml:math id="M249" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E31"/>) it
follows that

              <disp-formula id="Ch1.Ex14"><mml:math id="M250" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        Hence we find that

              <disp-formula id="Ch1.E33" content-type="numbered"><label>33</label><mml:math id="M251" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><?xmltex \hack{\hbox\bgroup\fontsize{8.6}{8.6}\selectfont$\displaystyle}?><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo><?xmltex \hack{$\egroup}?></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

        For the considered small <inline-formula><mml:math id="M252" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, for different values of <inline-formula><mml:math id="M253" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula>, from
Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E33"/>) we obtain the family of Lamb-type acoustic modes (see
Fig. 2b). For large values of <inline-formula><mml:math id="M254" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula>, using Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E33"/>), we obtain the
expression <inline-formula><mml:math id="M255" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>;
i.e., the oscillation frequency is determined by the characteristics of the
medium in the upper half-space.</p>
      <p id="d1e8437">The evanescent modes' frequencies lie on the <inline-formula><mml:math id="M256" display="inline"><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> plane between the acoustic and gravity regions of freely propagating
AGWs determined for upper and lower media separately (see Fig. 1). It is
necessary to take into account when considering evanescent modes at the
boundary of two isothermal media with different temperatures that the
evanescent regions are different in the upper and lower half-planes. On the
<inline-formula><mml:math id="M257" display="inline"><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> plane, these regions are shifted
more relative to each other the more the value of <inline-formula><mml:math id="M258" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> is. At the same time,
the wave modes at the interface of the media should remain evanescent in both
media, and their dispersions should be enclosed within the overlap region of
two evanescent regions. The cut-off curves for evanescent regions in the
media under consideration are obtained in the case of the null expressions
under the radicals in Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E27"/>) and (28). Gaps on the <inline-formula><mml:math id="M259" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> dispersion curves are due to the evanescent areas
of the two media not matching (see Fig. 3).</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F3" specific-use="star"><?xmltex \currentcnt{3}?><label>Figure 3</label><caption><p id="d1e8511">Dispersion dependencies of the <inline-formula><mml:math id="M260" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
type at the temperature discontinuity boundary for <inline-formula><mml:math id="M261" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <bold>(a)</bold>,
<inline-formula><mml:math id="M262" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <bold>(b)</bold>, <inline-formula><mml:math id="M263" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <bold>(c)</bold>, and <inline-formula><mml:math id="M264" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">20</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <bold>(d)</bold>. The dashed
curves represent the boundaries of the areas with free propagation of AGWs in
the upper and lower half-spaces, respectively.</p></caption>
        <?xmltex \igopts{width=398.338583pt}?><graphic xlink:href="https://angeo.copernicus.org/articles/37/405/2019/angeo-37-405-2019-f03.png"/>

      </fig>

      <p id="d1e8600">Note that the dispersion curves <inline-formula><mml:math id="M265" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for
values <inline-formula><mml:math id="M266" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are mostly inside both evanescent regions (see Fig. 3a, b),
except for the longest waves. When <inline-formula><mml:math id="M267" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>≥</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the dispersion curve <inline-formula><mml:math id="M268" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> breaks into two separate branches (see Fig. 3c, d). The long-wave branch is acoustic, and another branch with <inline-formula><mml:math id="M269" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≥</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0.4</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is surface gravity by its physical nature.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S5">
  <label>5</label><title>Characteristic scales of ND and AE evanescent modes on the discontinuity</title>
      <?pagebreak page412?><p id="d1e8693">In an unlimited isothermal medium, evanescent modes are separate “pure”
solutions of hydrodynamic equations. At the interface between two isothermal
media with different temperatures, dispersion of the evanescent modes has a
combined character, comprising different types of “pure” modes, depending
on the value of the parameter <inline-formula><mml:math id="M270" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> and spectral properties <inline-formula><mml:math id="M271" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.
<?xmltex \hack{\newpage}?></p>
      <p id="d1e8722">For some values of <inline-formula><mml:math id="M272" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the curves of the dispersion Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E30"/>)
approach fairly closely the curves <inline-formula><mml:math id="M273" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M274" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and also intersect them at different points.
These intersection points correspond to the specific value of <inline-formula><mml:math id="M275" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at
which the dispersions of the ND and AE modes are realized, in the model under
consideration, in a “pure” form. Let us now examine these cases in more
detail. For this purpose, we substitute the dispersion relations
<inline-formula><mml:math id="M276" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M277" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
directly into Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E27"/>) and (28), and then into the boundary
condition (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E30"/>).</p>
      <p id="d1e8846">As was shown in Sect. 2, for the dispersion relations <inline-formula><mml:math id="M278" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
and <inline-formula><mml:math id="M279" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the values of each of the parameters <inline-formula><mml:math id="M280" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math id="M281" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the same for both relations and are determined by Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E11"/>). Consider the valid
values of <inline-formula><mml:math id="M282" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M283" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for these dispersions with regard to the
requirement of energy decay in both directions from the interface <inline-formula><mml:math id="M284" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M285" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
<sec id="Ch1.S5.SS1">
  <label>5.1</label><?xmltex \opttitle{Dispersion of the form $\omega^{{2}}=k_{{x}}g$}?><title>Dispersion of the form <inline-formula><mml:math id="M286" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></title>
      <p id="d1e9019">For a dispersion of the form <inline-formula><mml:math id="M287" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we first analyze the
stratification of the ND mode with <inline-formula><mml:math id="M288" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M289" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In order
for the energy of this mode to decay in both directions from the
discontinuity, the following inequalities <inline-formula><mml:math id="M290" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> must
be satisfied, i.e., <inline-formula><mml:math id="M291" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Therefore, the ND mode can be realized
at the discontinuity if the ambient temperature in the upper region is less
and the density is greater than they are in the lower region. This situation
corresponds to the unstable state of the atmosphere (see Roberts, 1991).</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F4" specific-use="star"><?xmltex \currentcnt{4}?><label>Figure 4</label><caption><p id="d1e9135">Horizontal scales <inline-formula><mml:math id="M292" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, on which the modes with the
dispersions <inline-formula><mml:math id="M293" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <bold>(a)</bold> and <inline-formula><mml:math id="M294" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <bold>(b)</bold> are realized, depending on <inline-formula><mml:math id="M295" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. (See text for details.)</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=398.338583pt}?><graphic xlink:href="https://angeo.copernicus.org/articles/37/405/2019/angeo-37-405-2019-f04.png"/>

        </fig>

      <?pagebreak page413?><p id="d1e9237">Take the stratification of the NDp modes in the form of <inline-formula><mml:math id="M296" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M297" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The energy in
this case decreases both ways from the discontinuity, if <inline-formula><mml:math id="M298" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, i.e., when <inline-formula><mml:math id="M299" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. This condition corresponds to the
stable state and the case under consideration. For the NDp mode from the
dispersion Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E30"/>) we get

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math id="M300" display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E34"><mml:mtd><mml:mtext>34</mml:mtext></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" class="stylechange"/><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            <?xmltex \hack{\newpage}?>From Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E34"/>) it follows that
            <disp-formula id="Ch1.E35" content-type="numbered"><label>35</label><mml:math id="M301" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">8</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          Figure 4a shows values of <inline-formula><mml:math id="M302" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for which the dispersion curve <inline-formula><mml:math id="M303" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> intersects with the calculated dispersion curve <inline-formula><mml:math id="M304" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> depending on the parameter <inline-formula><mml:math id="M305" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The upper solid
curve in this figure corresponds to the solution (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E35"/>) with the
sign “<inline-formula><mml:math id="M306" display="inline"><mml:mo>+</mml:mo></mml:math></inline-formula>” before the radical and shows the points of intersection with the
shorter wavelength branch. The lower dashed curve corresponds to the solution
with a sign “<inline-formula><mml:math id="M307" display="inline"><mml:mo>-</mml:mo></mml:math></inline-formula>” and represents the points of intersection with the
long-wavelength branch. For the upper curve <inline-formula><mml:math id="M308" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math id="M309" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. For <inline-formula><mml:math id="M310" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2.5</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, there are no intersections of the curve <inline-formula><mml:math id="M311" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> calculated numerically from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E30"/>) with
the curve for the dispersion <inline-formula><mml:math id="M312" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
      <p id="d1e9760">When combining the stratifications for ND modes as <inline-formula><mml:math id="M313" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and for
NDp modes as <inline-formula><mml:math id="M314" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E30"/>) yields the only
possible value of <inline-formula><mml:math id="M315" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. For a combination of stratifications
<inline-formula><mml:math id="M316" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (NDp), <inline-formula><mml:math id="M317" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (ND) we get <inline-formula><mml:math id="M318" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Both of these cases do not satisfy the condition of energy
decrease with height.</p>
      <p id="d1e9910">Thus, consideration of the possible values of <inline-formula><mml:math id="M319" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M320" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> leads to
the conclusion that on the interface of two isothermal media with <inline-formula><mml:math id="M321" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the NDp mode can only be
implemented with a dispersion <inline-formula><mml:math id="M322" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and a specific scale
<inline-formula><mml:math id="M323" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S5.SS2">
  <label>5.2</label><?xmltex \opttitle{Dispersion of the form $\omega^{{2}}=k_{{x}}g\left({\gamma-1}\right)$}?><title>Dispersion of the form <inline-formula><mml:math id="M324" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula></title>
      <p id="d1e10034">For the AE stratification of the form <inline-formula><mml:math id="M325" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math id="M326" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and for the AEp stratification of the form
<inline-formula><mml:math id="M327" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M328" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, from the dispersion Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E30"/>)
follows the identity <inline-formula><mml:math id="M329" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Therefore, such modes are not realized
at a temperature discontinuity. Apparently, to study the conditions of
realization of AE and AEp modes, it is necessary to consider atmospheric
models in which height profile <inline-formula><mml:math id="M330" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>z</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is continuous.</p>
      <p id="d1e10165">It should be noted that for the dispersion of the form <inline-formula><mml:math id="M331" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, cases of combined mode stratifications are
possible, satisfying the condition of decreasing energy on both sides of the
boundary. So, for the combination of stratifications <inline-formula><mml:math id="M332" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (AEp),
<inline-formula><mml:math id="M333" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (AE) from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E30"/>), we obtain the
relation

                <disp-formula id="Ch1.Ex17"><mml:math id="M334" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          whence <inline-formula><mml:math id="M335" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In this case, the inequality <inline-formula><mml:math id="M336" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> must be satisfied. When <inline-formula><mml:math id="M337" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> we get the following
restriction: <inline-formula><mml:math id="M338" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Given this limitation and condition <inline-formula><mml:math id="M339" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we find that a mode with a dispersion of <inline-formula><mml:math id="M340" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and stratification of AE type for the upper
half-space and of AEp type for the lower half-space can propagate at the
boundary in the range <inline-formula><mml:math id="M341" display="inline"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and for <inline-formula><mml:math id="M342" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. For the
stratifications <inline-formula><mml:math id="M343" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (AE), <inline-formula><mml:math id="M344" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (AEp)
from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E30"/>) we obtain the relation

                <disp-formula id="Ch1.Ex18"><mml:math id="M345" display="block"><mml:mrow><mml:mstyle class="stylechange" displaystyle="true"/><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>

          It implies the ratio <inline-formula><mml:math id="M346" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mfenced close="]" open="["><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, in which the parameter <inline-formula><mml:math id="M347" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> can take any values
with <inline-formula><mml:math id="M348" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and the horizontal wave number is limited by the inequality
<inline-formula><mml:math id="M349" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Features of the behavior of the <inline-formula><mml:math id="M350" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> mode at the discontinuity, depending on the
scale <inline-formula><mml:math id="M351" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, are shown in Fig. 4b.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="Ch1.S6">
  <label>6</label><title>Discussion</title>
      <p id="d1e10746">Let us dwell on some of the results in terms of their use for the analysis
of experimental data.</p>
      <p id="d1e10749">With the <inline-formula><mml:math id="M352" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>-mode observed on the Sun, one should identify the mode that we
classify as the ND mode, for which <inline-formula><mml:math id="M353" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M354" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and div<inline-formula><mml:math id="M355" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (Roberts, 1991). In<?pagebreak page414?> the
framework of the considered temperature discontinuity model, it was shown
that with <inline-formula><mml:math id="M356" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (corresponding to the chromosphere–corona
interface) the condition for decreasing amplitude with height to both sides
of the interface is satisfied only by the NDp mode with <inline-formula><mml:math id="M357" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math id="M358" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and div<inline-formula><mml:math id="M359" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. When the ratio <inline-formula><mml:math id="M360" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (i.e., <inline-formula><mml:math id="M361" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the
NDp mode with <inline-formula><mml:math id="M362" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> asymptotically approaches the ND mode. On
the interface between the chromosphere and the solar corona, <inline-formula><mml:math id="M363" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> is large but
of finite magnitude: <inline-formula><mml:math id="M364" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">50</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (Jones, 1969; Athay, 1976). Therefore, the
condition of the presence of a free surface, which is required for the
realization of the ND mode, is fulfilled only approximately. Therefore, in
the framework of the temperature discontinuity model, the <inline-formula><mml:math id="M365" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>-mode observed
on the Sun should not be associated with the non-divergent ND mode, but with
non-divergent pseudo-mode NDp.</p>
      <p id="d1e10985">For the Earth's atmosphere, the maximum possible value of <inline-formula><mml:math id="M366" display="inline"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math></inline-formula> is observed at
the interface between the thermosphere with <inline-formula><mml:math id="M367" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">800</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>–1500 K
(depending on solar activity) and the underlying atmosphere with <inline-formula><mml:math id="M368" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">300</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> K. When <inline-formula><mml:math id="M369" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the dispersion (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E30"/>) asymptotically tends to <inline-formula><mml:math id="M370" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math id="M371" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Therefore,
it can be expected that evanescent modes in this case will be close to
<inline-formula><mml:math id="M372" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
      <p id="d1e11111">In other layers of the Earth's atmosphere we have <inline-formula><mml:math id="M373" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1.3</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (Jursa, 1985).
As follows from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E33"/>), for small values of <inline-formula><mml:math id="M374" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>≤</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1.3</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and for the
wavelengths in the interval <inline-formula><mml:math id="M375" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0.5</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1.5</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the
relation <inline-formula><mml:math id="M376" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>→</mml:mo><mml:msup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is satisfied (see Fig. 2). Therefore, it can
be expected that at small positive temperature gradients in the atmosphere,
waves with a frequency close to the frequency of Brent–Väisälä
should prevail. These conclusions experimentally confirm (Shimkhada et al.,
2009) the results of observations of short-period evanescent waves with small
wavelengths at altitudes near the mesopause.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S7">
  <label>7</label><title>Main results</title>
      <p id="d1e11192">In the paper, different types of evanescent acoustic-gravity modes
characteristic of an isothermal atmosphere are investigated. A new mode was
derived in the form of anelastic acoustic-gravity wave mode with the
dispersion equation <inline-formula><mml:math id="M377" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The main
properties of the AE mode are presented in Table 1 in comparison with other
known evanescent modes. It is shown that for both anelastic and non-divergent
modes there are pseudo-modes that satisfy the same dispersions but have
different polarization and the dependence of the amplitude of the
disturbances on the height.</p>
      <p id="d1e11223">For AE and ND evanescent modes, the value of <inline-formula><mml:math id="M378" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:msub><mml:mi/><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> sets a
special scale (wavelength) at which these modes are identical to their
pseudo-modes AEp and NDp. In addition, at the same point they are adjacent to
the boundaries of the continuous spectrum (AE mode to the gravity region and
ND mode to the acoustic region, respectively).
<?xmltex \hack{\newpage}?></p>
      <p id="d1e11249">The features of the evanescent modes' realization at the interface of two
isothermal media are considered. It is shown that in this case, dispersions
of evanescent modes are combined, merging the features of different types of
modes characteristic of an unbounded isothermal atmosphere. This effect is
most pronounced in the following asymptotic cases: (1) when <inline-formula><mml:math id="M379" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
we obtain the dispersion for the ND (NDp) mode in the form <inline-formula><mml:math id="M380" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>; (2) when <inline-formula><mml:math id="M381" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, for scales <inline-formula><mml:math id="M382" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, a
mode with <inline-formula><mml:math id="M383" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is realized; (3) for <inline-formula><mml:math id="M384" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>→</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, a
Lamb wave with a dispersion relation of the form <inline-formula><mml:math id="M385" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>≈</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is obtained, which depends only on the parameters of the
medium in the upper half-space.</p>
      <p id="d1e11377">It was demonstrated that on the interface of two isothermal media with <inline-formula><mml:math id="M386" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the NDp mode with the dispersion <inline-formula><mml:math id="M387" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the
selected scale <inline-formula><mml:math id="M388" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is realized. At the same time, the ND
mode does not satisfy the condition of decreasing energy on each side of the
interface. Dispersion <inline-formula><mml:math id="M389" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on the
interface of two media is satisfied by the wave mode, which has different
types of amplitude versus height dependencies at different horizontal scales
<inline-formula><mml:math id="M390" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. When <inline-formula><mml:math id="M391" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the height dependence of AE amplitude for
<inline-formula><mml:math id="M392" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and AEp amplitude for <inline-formula><mml:math id="M393" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfy the condition of decreasing energy
from the interface. By contrast, when <inline-formula><mml:math id="M394" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, this condition is
satisfied by AEp amplitude for <inline-formula><mml:math id="M395" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and AE amplitude for <inline-formula><mml:math id="M396" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
      <p id="d1e11579">It is important to note that according to our analysis in the framework of
the temperature discontinuity model, (1) the <inline-formula><mml:math id="M397" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>-mode observed on the Sun
should not be associated with the non-divergent (<inline-formula><mml:math id="M398" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
div<inline-formula><mml:math id="M399" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> mode, but with its non-divergent pseudo-mode (<inline-formula><mml:math id="M400" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
div<inline-formula><mml:math id="M401" display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold-italic">V</mml:mi><mml:mo>≠</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. (2) At the interface between the Earth's thermosphere and the
underlying atmosphere it can be expected that evanescent modes with short
wavelengths will be close to the new mode (<inline-formula><mml:math id="M402" display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mi>g</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. (3) Oscillations with a frequency close to the frequency of
Brent–Väisälä should prevail at altitudes near the Earth's
mesopause.</p>
</sec>

      
      </body>
    <back><notes notes-type="dataavailability"><title>Data availability</title>

      <p id="d1e11692">No data sets were used in this article.</p>
  </notes><notes notes-type="authorcontribution"><title>Author contributions</title>

      <p id="d1e11698">This article has been prepared by the authors with equal contributions.</p>
  </notes><notes notes-type="competinginterests"><title>Competing interests</title>

      <p id="d1e11704">The authors declare that they have no conflict of
interest.</p>
  </notes><notes notes-type="sistatement"><title>Special issue statement</title>

      <p id="d1e11711">This article is part of the special issue “Solar magnetism from
interior to corona and beyond”. It is a result of Dynamic Sun II: Solar
Magnetism from Interior to Corona, Siem Reap, Angkor Wat, Cambodia, 12–16
February 2018.</p>
  </notes><ack><title>Acknowledgements</title><?pagebreak page415?><p id="d1e11717">This publication is based on work supported in part by Integrated Scientific
Programmes of the National Academy of Science of Ukraine on Space Research
and Plasma Physics.</p></ack><notes notes-type="reviewstatement"><title>Review statement</title>

      <p id="d1e11722">This paper was edited by Sergiy Shelyag and reviewed by Tamaz Kaladze and one anonymous referee.</p>
  </notes><ref-list>
    <title>References</title>

      <ref id="bib1.bib1"><label>1</label><mixed-citation>Antia, H. M.: Estimate of solar radius from <inline-formula><mml:math id="M403" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>-mode, Astron. Astrophys., 330,
336–340, 1998.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib2"><label>2</label><mixed-citation>
Athay, R. G.: The Solar Chromosphere and Corona: Quiet Sun, Reidel, Dordrecht,
the Netherlands, 504 pp., 1976.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib3"><label>3</label><mixed-citation>
Bannon, P. R.: On the anelastic approximation for a compressible atmosphere,
J. Atmos. Sci., 53, 3618–3628, 1996.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib4"><label>4</label><mixed-citation>
Beer, T.: Atmospheric Waves, John Wiley, New York, USA, 300 pp., 1974.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib5"><label>5</label><mixed-citation>
Belashov, V. Yu.: Dynamics of nonlinear internal gravity waves at ionosphere
F-region heights, Geomagn. Aeron+., 1990. 30, 637–641, 1990 (in English).</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib6"><label>6</label><mixed-citation>Cheremnykh, O., Cheremnykh, S., Kozak, L., and Kronberg, E.:
Magnetohydrodynamics waves and the Kelvin–Helmholtz
instability at the boundary of plasma mediums, Phys. Plasmas, 25,
102119, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1063/1.5048913" ext-link-type="DOI">10.1063/1.5048913</ext-link>, 2018a.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib7"><label>7</label><mixed-citation>Cheremnykh, O. K., Selivanov, Yu. A., and Zakharov, I. V.: The influence of
compressibility and non-isothermality of the atmosphere on the propagation
of acoustic-gravity waves, Kosm. nauka tehnol., 16, 9–19, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.15407/knit2010.01.009" ext-link-type="DOI">10.15407/knit2010.01.009</ext-link>, 2010.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib8"><label>8</label><mixed-citation>Cheremnykh, O. K., Fedun, V., Ladikov-Roev, Y. P., and Verth, G.: On the stability
of incompressible MHD modes in magnetic cylinder with twisted magnetic field
and flow, Astrophys. J., 866, 86, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadb9f" ext-link-type="DOI">10.3847/1538-4357/aadb9f</ext-link>, 2018b.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib9"><label>9</label><mixed-citation>
Fedorenko, A. K.: Energy Balance of Acoustic Gravity Waves above the Polar
Caps According to the Data of Satellite Measurements, Geomagn. Aeron+., 50,
107–118, 2010.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib10"><label>10</label><mixed-citation>
Fedorenko, A. K. and Kryuchkov, Y. I.: Wind Control of the Propagation of
Acoustic Gravity Waves in the Polar Atmosphere, Geomagn. Aeron+., 53, 377–388, 2013 (in English).</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib11"><label>11</label><mixed-citation>Fedorenko, A. K., Bespalova, A. V., Cheremnykh, O. K., and Kryuchkov, E. I.:
A dominant acoustic-gravity mode in the polar thermosphere, Ann. Geophys.,
33, 101–108, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.5194/angeo-33-101-2015" ext-link-type="DOI">10.5194/angeo-33-101-2015</ext-link>, 2015.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib12"><label>12</label><mixed-citation>Fedorenko, A. K., Kryuchkov, E. I., Cheremnykh, O. K., Klymenko, Yu. O.,
and Yampolski, Yu. M.: Peculiarities of acoustic-gravity waves in inhomogeneous
flows of the polar thermosphere, J. Atmos. Sol.-Terr. Phy., 178, 17–23,
<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.jastp.2018.05.009" ext-link-type="DOI">10.1016/j.jastp.2018.05.009</ext-link>, 2018.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib13"><label>13</label><mixed-citation>
Francis, S. H.: Global propagation of atmospheric gravity waves: A review, J.
Atmos. Terr. Phys., 37, 1011–1054, 1975.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib14"><label>14</label><mixed-citation>Ghosh, P., Antia, H. M., and Chitre, S. M.: Seismology of the solar <inline-formula><mml:math id="M404" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>-mode, I.
Basic signatures of shearing velocity fields, Astrophys. J., 451, 851–858,
1995.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib15"><label>15</label><mixed-citation>Hines, C. O.: Internal gravity waves at ionospheric heights, Can. J. Phys.,
38, 1441–1481, 1960. </mixed-citation></ref><?xmltex \hack{\newpage}?>
      <ref id="bib1.bib16"><label>16</label><mixed-citation>Huang, K. M., Zhang, S. D., Yi, F., Huang, C. M., Gan, Q., Gong, Y., and
Zhang, Y. H.: Nonlinear interaction of gravity waves in a nonisothermal and
dissipative atmosphere, Ann. Geophys., 32, 263–275,
<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.5194/angeo-32-263-2014" ext-link-type="DOI">10.5194/angeo-32-263-2014</ext-link>, 2014.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib17"><label>17</label><mixed-citation>Innis, J. L. and Conde, M.: Characterization of acoustic-gravity waves in the
upper thermosphere using Dynamics Explorer 2 Wind and Temperature
Spectrometer (WATS) and Neutral Atmosphere Composition Spectrometer (NACS)
data, J. Geophys. Res., 107, NoA12, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1029/2002JA009370" ext-link-type="DOI">10.1029/2002JA009370</ext-link>, 2002.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib18"><label>18</label><mixed-citation>
Johnson, F. S., Hanson, W. B., Hodges, R. R., Coley, W. R., Carignan, G. R.,
and Spencer, N. W.: Gravity waves near 300 km over the polar caps, J. Geophys.
Res., 100, 23993–24002, 1995.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib19"><label>19</label><mixed-citation>
Jones, W. L.: Non-divergent oscillations in the Solar Atmosphere, Sol.
Phys., 7, 204–209, 1969.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib20"><label>20</label><mixed-citation>
Jursa, A. S.: Handbook of geophysics and the space environment, Vol. 1.
Hanscom Air Force Base, MA: Air Force Geophysics Laboratory, Air Force
Systems Command, United States Air Force, 1040 pp., 1985.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib21"><label>21</label><mixed-citation>
Kaladze, T. D., Pokhotelov, O. A., Shah, H. A., Khan, M. I., and Stenflo, L.:
Acoustic-gravity waves in the Earth's ionosphere, J. Atmos. Sol.-Terr.
Phy., 70, 1607–1616, 2008.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib22"><label>22</label><mixed-citation>
Ladikov-Roev, Y. P. and Cheremnykh, O. K.: Mathematical Models of Continuous
Media, Naukova Dumka, Kyiv, 552 pp., 2010 (in Russian).</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib23"><label>23</label><mixed-citation>
Miles, A. J. and Roberts, B.: Magnetoacoustic-gravity surface waves, I.
Constant Alfven Speed, Sol. Phys., 141, 205–234, 1992.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib24"><label>24</label><mixed-citation>
Nekrasov, A. K., Shalimov, S. L., Shukla, P. K., and Stenflo, L.: Nonlinear
disturbances in the ionosphere due to acoustic gravity waves, J. Atmos.
Terr. Phys., 57, 732–742, 1995.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib25"><label>25</label><mixed-citation>
Roberts, B.: MHD Waves in the Sun, in: Advances in solar system magnetohydrodynamics, edited by: Eric R. Priest, E. R., Wood, A. W., Cambridge University Press, Cambridge, UK, 105–137, 1991.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib26"><label>26</label><mixed-citation>Rosental, C. S. and Gough, D. O.: The Solar <inline-formula><mml:math id="M405" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math></inline-formula>-mode as interfacial mode at the
chromosphere-corona transition, Astrophysical J., 423, 488–495,
1994.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib27"><label>27</label><mixed-citation>Simkhada, D. B., Snively, J. B., Taylor, M. J., and Franke, S. J.: Analysis
and modeling of ducted and evanescent gravity waves observed in the Hawaiian
airglow, Ann. Geophys., 27, 3213–3224,
<ext-link xlink:href="https://doi.org/10.5194/angeo-27-3213-2009" ext-link-type="DOI">10.5194/angeo-27-3213-2009</ext-link>, 2009.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib28"><label>28</label><mixed-citation>Stenflo, L. and Shukla, P. K.: Nonlinear acoustic-gravity waves, J. Plasma
Phys., 75, 841–847, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1017/S0022377809007892" ext-link-type="DOI">10.1017/S0022377809007892</ext-link>, 2009.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib29"><label>29</label><mixed-citation>Tolstoy, I.: The theory of waves in stratified fluids including the effects
of gravity and rotation, Rev. Mod. Phys., 35, N1, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1103/RevModPhys.35.207" ext-link-type="DOI">10.1103/RevModPhys.35.207</ext-link>, 1963.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib30"><label>30</label><mixed-citation>Vadas, S. L. and Nicolls, M. J.: The phases and amplitudes of gravity waves
propagating and dissipating in the thermosphere: Theory, J. Geophys. Res.,
117, A05322, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1029/2011JA017426" ext-link-type="DOI">10.1029/2011JA017426</ext-link>, 2012.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib31"><label>31</label><mixed-citation>Waltercheid, R. L. and Hecht, J. H.: A reexamination of evanescent
acoustic-gravity waves: Special properties and aeronomical significance, J.
Geophys. Res., 108, D114340, <ext-link xlink:href="https://doi.org/10.1029/2002JD002421" ext-link-type="DOI">10.1029/2002JD002421</ext-link>, 2003.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bib32"><label>32</label><mixed-citation>
Yeh, K. S. and Liu, C. H.: Acoustic-gravity waves in the upper atmosphere, Rev.
Geophys. Space. GE, 12, 193–216, 1974.</mixed-citation></ref>

  </ref-list></back>
    <!--<article-title-html>Evanescent acoustic-gravity modes in the isothermal atmosphere: systematization and applications to the Earth and solar atmospheres</article-title-html>
<abstract-html><p>The objects of research in this work are evanescent wave
modes in a gravitationally stratified atmosphere and their associated
pseudo-modes. Whereas the former, according to the dispersion relation,
rapidly decrease with distance from a certain surface, the latter, having the
same dispersion law, differ from the first by the form of polarization and
the nature of decrease from the surface. Within a linear hydrodynamic model,
the propagation features of evanescent wave modes in an isothermal atmosphere
are studied. Research is carried out for different assumptions about the
properties of the disturbances. In this way, a new wave mode – anelastic
evanescent wave mode – was discovered that satisfies the dispersion relation
<i>ω</i><sup>2</sup> = <i>k</i><sub><i>x</i></sub><i>g</i><mfenced close=")" open="("><i>γ</i> − 1</mfenced>. Also, the possibility of the
existence of a pseudo-mode related to it is indicated. The case of two
isothermal media differing in temperature at the interface is studied in
detail. It is shown that a non-divergent pseudo-mode with a horizontal scale
<i>k</i><sub><i>x</i></sub> ∼ 1∕2<i>H</i><sub>1</sub> can be realized on the interface with dispersion
<i>ω</i><sup>2</sup> = <i>k</i><sub><i>x</i></sub><i>g</i>. Dispersion relation <i>ω</i><sup>2</sup> = <i>k</i><sub><i>x</i></sub><i>g</i><mfenced close=")" open="("><i>γ</i> − 1</mfenced> at the interface of two media is satisfied by the wave mode,
which has different types of amplitude versus height dependencies at
different horizontal scales <i>k</i><sub><i>x</i></sub>. The applicability of the obtained
results to clarify the properties of the <i>f</i>-mode observed on the Sun is
analyzed.</p></abstract-html>
<ref-html id="bib1.bib1"><label>1</label><mixed-citation>
Antia, H. M.: Estimate of solar radius from <i>f</i>-mode, Astron. Astrophys., 330,
336–340, 1998.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib2"><label>2</label><mixed-citation>
Athay, R. G.: The Solar Chromosphere and Corona: Quiet Sun, Reidel, Dordrecht,
the Netherlands, 504 pp., 1976.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib3"><label>3</label><mixed-citation>
Bannon, P. R.: On the anelastic approximation for a compressible atmosphere,
J. Atmos. Sci., 53, 3618–3628, 1996.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib4"><label>4</label><mixed-citation>
Beer, T.: Atmospheric Waves, John Wiley, New York, USA, 300 pp., 1974.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib5"><label>5</label><mixed-citation>
Belashov, V. Yu.: Dynamics of nonlinear internal gravity waves at ionosphere
F-region heights, Geomagn. Aeron+., 1990. 30, 637–641, 1990 (in English).
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib6"><label>6</label><mixed-citation>
Cheremnykh, O., Cheremnykh, S., Kozak, L., and Kronberg, E.:
Magnetohydrodynamics waves and the Kelvin–Helmholtz
instability at the boundary of plasma mediums, Phys. Plasmas, 25,
102119, <a href="https://doi.org/10.1063/1.5048913" target="_blank">https://doi.org/10.1063/1.5048913</a>, 2018a.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib7"><label>7</label><mixed-citation>
Cheremnykh, O. K., Selivanov, Yu. A., and Zakharov, I. V.: The influence of
compressibility and non-isothermality of the atmosphere on the propagation
of acoustic-gravity waves, Kosm. nauka tehnol., 16, 9–19, <a href="https://doi.org/10.15407/knit2010.01.009" target="_blank">https://doi.org/10.15407/knit2010.01.009</a>, 2010.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib8"><label>8</label><mixed-citation>
Cheremnykh, O. K., Fedun, V., Ladikov-Roev, Y. P., and Verth, G.: On the stability
of incompressible MHD modes in magnetic cylinder with twisted magnetic field
and flow, Astrophys. J., 866, 86, <a href="https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadb9f" target="_blank">https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadb9f</a>, 2018b.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib9"><label>9</label><mixed-citation>
Fedorenko, A. K.: Energy Balance of Acoustic Gravity Waves above the Polar
Caps According to the Data of Satellite Measurements, Geomagn. Aeron+., 50,
107–118, 2010.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib10"><label>10</label><mixed-citation>
Fedorenko, A. K. and Kryuchkov, Y. I.: Wind Control of the Propagation of
Acoustic Gravity Waves in the Polar Atmosphere, Geomagn. Aeron+., 53, 377–388, 2013 (in English).
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib11"><label>11</label><mixed-citation>
Fedorenko, A. K., Bespalova, A. V., Cheremnykh, O. K., and Kryuchkov, E. I.:
A dominant acoustic-gravity mode in the polar thermosphere, Ann. Geophys.,
33, 101–108, <a href="https://doi.org/10.5194/angeo-33-101-2015" target="_blank">https://doi.org/10.5194/angeo-33-101-2015</a>, 2015.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib12"><label>12</label><mixed-citation>
Fedorenko, A. K., Kryuchkov, E. I., Cheremnykh, O. K., Klymenko, Yu. O.,
and Yampolski, Yu. M.: Peculiarities of acoustic-gravity waves in inhomogeneous
flows of the polar thermosphere, J. Atmos. Sol.-Terr. Phy., 178, 17–23,
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jastp.2018.05.009" target="_blank">https://doi.org/10.1016/j.jastp.2018.05.009</a>, 2018.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib13"><label>13</label><mixed-citation>
Francis, S. H.: Global propagation of atmospheric gravity waves: A review, J.
Atmos. Terr. Phys., 37, 1011–1054, 1975.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib14"><label>14</label><mixed-citation>
Ghosh, P., Antia, H. M., and Chitre, S. M.: Seismology of the solar <i>f</i>-mode, I.
Basic signatures of shearing velocity fields, Astrophys. J., 451, 851–858,
1995.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib15"><label>15</label><mixed-citation>
Hines, C. O.: Internal gravity waves at ionospheric heights, Can. J. Phys.,
38, 1441–1481, 1960.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib16"><label>16</label><mixed-citation>
Huang, K. M., Zhang, S. D., Yi, F., Huang, C. M., Gan, Q., Gong, Y., and
Zhang, Y. H.: Nonlinear interaction of gravity waves in a nonisothermal and
dissipative atmosphere, Ann. Geophys., 32, 263–275,
<a href="https://doi.org/10.5194/angeo-32-263-2014" target="_blank">https://doi.org/10.5194/angeo-32-263-2014</a>, 2014.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib17"><label>17</label><mixed-citation>
Innis, J. L. and Conde, M.: Characterization of acoustic-gravity waves in the
upper thermosphere using Dynamics Explorer 2 Wind and Temperature
Spectrometer (WATS) and Neutral Atmosphere Composition Spectrometer (NACS)
data, J. Geophys. Res., 107, NoA12, <a href="https://doi.org/10.1029/2002JA009370" target="_blank">https://doi.org/10.1029/2002JA009370</a>, 2002.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib18"><label>18</label><mixed-citation>
Johnson, F. S., Hanson, W. B., Hodges, R. R., Coley, W. R., Carignan, G. R.,
and Spencer, N. W.: Gravity waves near 300&thinsp;km over the polar caps, J. Geophys.
Res., 100, 23993–24002, 1995.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib19"><label>19</label><mixed-citation>
Jones, W. L.: Non-divergent oscillations in the Solar Atmosphere, Sol.
Phys., 7, 204–209, 1969.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib20"><label>20</label><mixed-citation>
Jursa, A. S.: Handbook of geophysics and the space environment, Vol. 1.
Hanscom Air Force Base, MA: Air Force Geophysics Laboratory, Air Force
Systems Command, United States Air Force, 1040 pp., 1985.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib21"><label>21</label><mixed-citation>
Kaladze, T. D., Pokhotelov, O. A., Shah, H. A., Khan, M. I., and Stenflo, L.:
Acoustic-gravity waves in the Earth's ionosphere, J. Atmos. Sol.-Terr.
Phy., 70, 1607–1616, 2008.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib22"><label>22</label><mixed-citation>
Ladikov-Roev, Y. P. and Cheremnykh, O. K.: Mathematical Models of Continuous
Media, Naukova Dumka, Kyiv, 552 pp., 2010 (in Russian).
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib23"><label>23</label><mixed-citation>
Miles, A. J. and Roberts, B.: Magnetoacoustic-gravity surface waves, I.
Constant Alfven Speed, Sol. Phys., 141, 205–234, 1992.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib24"><label>24</label><mixed-citation>
Nekrasov, A. K., Shalimov, S. L., Shukla, P. K., and Stenflo, L.: Nonlinear
disturbances in the ionosphere due to acoustic gravity waves, J. Atmos.
Terr. Phys., 57, 732–742, 1995.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib25"><label>25</label><mixed-citation>
Roberts, B.: MHD Waves in the Sun, in: Advances in solar system magnetohydrodynamics, edited by: Eric R. Priest, E. R., Wood, A. W., Cambridge University Press, Cambridge, UK, 105–137, 1991.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib26"><label>26</label><mixed-citation>
Rosental, C. S. and Gough, D. O.: The Solar <i>f</i>-mode as interfacial mode at the
chromosphere-corona transition, Astrophysical J., 423, 488–495,
1994.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib27"><label>27</label><mixed-citation>
Simkhada, D. B., Snively, J. B., Taylor, M. J., and Franke, S. J.: Analysis
and modeling of ducted and evanescent gravity waves observed in the Hawaiian
airglow, Ann. Geophys., 27, 3213–3224,
<a href="https://doi.org/10.5194/angeo-27-3213-2009" target="_blank">https://doi.org/10.5194/angeo-27-3213-2009</a>, 2009.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib28"><label>28</label><mixed-citation>
Stenflo, L. and Shukla, P. K.: Nonlinear acoustic-gravity waves, J. Plasma
Phys., 75, 841–847, <a href="https://doi.org/10.1017/S0022377809007892" target="_blank">https://doi.org/10.1017/S0022377809007892</a>, 2009.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib29"><label>29</label><mixed-citation>
Tolstoy, I.: The theory of waves in stratified fluids including the effects
of gravity and rotation, Rev. Mod. Phys., 35, N1, <a href="https://doi.org/10.1103/RevModPhys.35.207" target="_blank">https://doi.org/10.1103/RevModPhys.35.207</a>, 1963.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib30"><label>30</label><mixed-citation>
Vadas, S. L. and Nicolls, M. J.: The phases and amplitudes of gravity waves
propagating and dissipating in the thermosphere: Theory, J. Geophys. Res.,
117, A05322, <a href="https://doi.org/10.1029/2011JA017426" target="_blank">https://doi.org/10.1029/2011JA017426</a>, 2012.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib31"><label>31</label><mixed-citation>
Waltercheid, R. L. and Hecht, J. H.: A reexamination of evanescent
acoustic-gravity waves: Special properties and aeronomical significance, J.
Geophys. Res., 108, D114340, <a href="https://doi.org/10.1029/2002JD002421" target="_blank">https://doi.org/10.1029/2002JD002421</a>, 2003.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib32"><label>32</label><mixed-citation>
Yeh, K. S. and Liu, C. H.: Acoustic-gravity waves in the upper atmosphere, Rev.
Geophys. Space. GE, 12, 193–216, 1974.
</mixed-citation></ref-html>--></article>
