«Elektrodinamika va radio to'lqinlarning propagatsiyasi» kursi bo'yicha ma'ruzalar

Ionosferaning elektr parametrlari

Ionosferada radio to'lqinlarning tarqalish shakllari uning elektr parametrlari - dielektrik doimiysi va aniq o'tkazuvchanligi bilan aniqlanadi. Ionosferaning o'ziga xos xususiyati uning moddasining plazma (elektron-ionik) holatidir.
Ionosferadan radio to'lqin o'tganda barcha zaryadlangan zarralar to'lqin maydonining o'zgarishi bilan o'z vaqtida harakatlana boshlaydi. To'lqin maydoni tomonidan buyurilgan zaryadlangan zarralarning bu harakatini oqim deb hisoblash mumkin. Barcha zaryadlangan zarralar orasida elektronlar asosiy o'rinni egallamoqda. Shuning uchun hosil bo'lgan oqimni zichlikka ega bo'lgan elektron oqim deb hisoblash mumkin

elektronning zaryadi qayerda; elektronning tezligi hisoblanadi.
Elektron oqimdan tashqari, to'lqin maydoni zichlikka ega bo'lgan vakuumdagi ko'chib ketish tokini ham hayajonlantiradi . So'ngra ionlangan gazdagi umumiy oqim zichligi bo'ladi

Elektronning to'lqin maydonidagi harakati tenglama bilan tavsiflanadi
,
qaerda elektronning o'rtacha tezligi, uning massasi bo'lib, elektronlarning ion va molekulalar bilan to'qnashuvining ta'sirchan chastotasi bo'lib, 1/s bilan o'lchanadi. Qiymat zarralar orasidagi masofaga va ularning harakati tezligiga bog'liq. Yer sirtidan yuqori bo'lgan balandlik ortishi bilan u kamayadi.
Elektronning harakat tenglamasini tezlikga nisbatan yechish
,
Elektron oqim zichligini ko'rinishida olamiz
.
Ionlangan gazda va har qanday yarim o'tkazgichli o'rtadagi umumiy oqim zichligining ifodalarini solishtirma ko'rsatmoqdaki, ionlangan gazni parametrlar bilan yarim o'tkazgichli o'rta deb hisoblash mumkin:
, ,
qaerda ionlashgan gazning nisbiy ruxsati, o'tkazuvchanlik hisoblanadi. Doimiy qiymatlarni almashtirgandan so'ng
, .
Yuqoridagilardan kelib chiqib, ionosferaning dielektrik doimiysi va o'tkazuvchanligi chastotaga bog'liq bo'lib, va ko'payishi bilan ular bo'sh joydagi tegishli qiymatlarga yaqinlashadi: at . . Bunga elektronlarning inertsiyasi sabab bo'ladi, ular to'lqin maydonining o'zgarishiga qadam qo'ymaydi. Bundan tashqari, balandlik bilan elektronlar konsentratsiyasining o'zgarishi natijasida ionosferaning dielektrik doimiysi va o'tkazuvchanligining o'zgarishini yodda tutish zarur.
Etarli darajada yuqori chastotalarda , qachon , ifodalar soddalashtirilgan:
, ,
qaerda , , , .
Maksimal qiymat qatlamda kuzatilishini va magnitlanish tartibiga ega ekanligini hisobga olsak , u holda soddalashtirilgan formulalarni taxminan 3 MHz dan yuqori chastotalarda qo'llash mumkin.
Ba'zi bir maksimal chastotada ionosferaning dielektrik doimiysi nolga aylanadi. Chastota - berilgan elektron konsentratsiyasida ionosferadan aks ettiriladigan cheklanish chastotasi. Yuqoridagi chastotalarda ionosferaning nisbiy ruxsati va unda radio to'lqin proporsionalligi ionlashmagan ionosferadagi kabi tarqaladi. Chastotalarda kamroq Ionosferaning nisbiy ruxsati manfiy miqdorga () aylanadi . Bunday holda, to'lqin jarayoni mumkin emas - radio to'lqinlarning kuchli pasayishi mavjud.

3.