Ionosferani radio toʻlqinlar tarqalishiga ta'siri. Ionosferaning tuzilishi. Ionosferada dielektrik va solishtirma oʻtkazuvchanlik reja

Radioaloqa
Ionlashtirilgan atmosfera gazlarining qobiliyati tufayli sinish yuqori chastotali (HF, yoki qisqa to'lqin ) radio to'lqinlari, ionosfera Yerga qarab osmonga yo'naltirilgan radio to'lqinlarni aks ettirishi mumkin. Osmonga burchak ostida yo'naltirilgan radio to'lqinlar ufqdan tashqari Yerga qaytishi mumkin. Ushbu usul "o'tish" yoki "osmon to'lqini "tarqalish 20-asrning 20-yillaridan beri xalqaro yoki qit'alararo masofalarda aloqa qilish uchun ishlatilgan. Qaytgan radio to'lqinlar Yer yuzidan yana osmonga aks etishi mumkin, bu esa bir necha marotaba katta diapazonlarga erishish imkonini beradi otquloq. Ushbu aloqa usuli o'zgaruvchan va ishonchsiz bo'lib, kun yoki tunning vaqtiga, fasllariga, ob-havoga va 11-yillik hayotga bog'liq ravishda ma'lum bir yo'l orqali qabul qilinadi. dog'lar aylanishi. 20-asrning birinchi yarmida u dengizdan telefon va telegraf xizmati, ishbilarmonlik va diplomatik aloqa uchun keng foydalanilgan. Nisbatan ishonchsizligi sababli, qisqa to'lqinli radioaloqa asosan telekommunikatsiya sohasi tomonidan tashlab qo'yilgan, ammo sun'iy yo'ldoshga asoslangan radioaloqa imkoni bo'lmagan joyda yuqori kenglikdagi aloqa uchun bu muhim bo'lib qolmoqda. Ba'zi radioeshittirish stantsiyalari va avtomatlashtirilgan xizmatlar hanuzgacha foydalanmoqda qisqa to'lqinli radio chastotalar, xuddi shunday radio havaskor xususiy ko'ngilochar aloqalar uchun havaskorlar.
Sinish mexanizmi
Radio to'lqin ionosferaga yetganda, elektr maydoni to'lqinda ionosferadagi elektronlarni majbur qiladi tebranish radio to'lqin bilan bir xil chastotada. Radiochastota energiyasining bir qismi shu rezonansli tebranishga beriladi. Keyin tebranayotgan elektronlar rekombinatsiya uchun yo'qoladi yoki asl to'lqin energiyasini qayta nurlantiradi. Ionosferaning to'qnashuv chastotasi radio chastotasidan kam bo'lganda va agar ionosferadagi elektron zichligi etarlicha katta bo'lsa, umumiy sinishi mumkin.
Elektromagnit to'lqinning ionosfera orqali qanday tarqalishini sifatli tushunishni eslash orqali olish mumkin geometrik optikasi. Ionosfera plazma bo'lganligi sababli uni sinish ko'rsatkichi birlikdan kam. Demak, elektromagnit "nur" odatdagidan emas, balki sindirish koeffitsienti birlikdan kattaroq bo'lganda ko'rsatilgandek normal holatdan uzoqlashadi. Bundan tashqari, plazmaning sinishi ko'rsatkichi va shuning uchun ionosferaning chastotaga bog'liqligini ko'rsatish mumkin, qarang Dispersiya (optik).
Muhim chastota radio to'lqinini vertikal holda ionosfera qatlami aks ettiradigan yoki undan past bo'lgan cheklov chastotasi kasallanish. Agar uzatiladigan chastota plazma chastotasi ionlarning atmosferasi, elektronlar tezda etarlicha tez javob bera olmaydi va ular signalni qayta tarqatishga qodir emaslar. U quyida ko'rsatilgan tarzda hisoblanadi:
bu erda N = m ga elektron zichligi³ va f_tanqidiy Hz.
Maksimal foydalanish chastotasi (MUF) belgilangan vaqtda ikkita nuqta o'rtasida uzatish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan yuqori chastota chegarasi sifatida tavsiflanadi. qayerda  = hujum burchagi, ga nisbatan to'lqinning burchagi ufq va gunoh bu sinus funktsiya.
The uzilish chastotasi radio to'lqinlari qatlamning sinishi bilan belgilangan ikkita nuqta o'rtasida uzatish uchun zarur bo'lgan tushish burchagi ostida ionosfera qatlamiga kira olmaydigan chastota.
GPS / GNSS ionosferani tuzatish

Ushbu bo'lim kengayishga muhtoj. Siz yordam berishingiz mumkin unga qo'shilish. (2013-yil oktyabr)

Shuningdek qarang: Elektronlarning umumiy tarkibi
Ionosfera global navigatsiya sun'iy yo'ldosh tizimlarining ta'sirini tushunish uchun ishlatiladigan bir qator modellar mavjud. Klobuchar modeli hozirgi vaqtda ionosfera ta'sirini qoplash uchun ishlatiladi GPS. Ushbu model 1974-yilda AQSh havo kuchlari geofizika tadqiqotlari laboratoriyasida Jon (Jek) Klobuchar tomonidan ishlab chiqilgan.^[18] The Galiley navigatsiya tizimi NeQuick modelidan foydalanadi.^[19]
Boshqa dasturlar
Ochiq tizim elektrodinamik bog'lash ionosferadan foydalanadigan tadqiqot ishlari olib borilmoqda. The kosmik bog'lash plazma kontaktorlari va ionosferani Yerning magnit maydonidan energiya chiqarib olish uchun zanjir qismlari sifatida foydalanadi elektromagnit induksiya.
O'lchovlar
Umumiy nuqtai
Olimlar ionosfera tuzilishini turli xil usullar bilan o'rganmoqdalar. Ular quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• 
  ionosferada hosil bo'lgan optik va radio emissiyalarni passiv kuzatish
  
• 
  undan turli xil chastotali radio to'lqinlarni sakrab chiqmoqda
  
• 
  nomuvofiq tarqoqlik kabi radarlar EISCAT, Sondre Stromfyor, Tegirmon toshi, Arecibo, Advanced Modular Incoherent Scatter Radar (AMISR) va Jikamarca radarlar
  
• 
  kabi izchil tarqaluvchi radarlar Super Dual Auroral Radar Network (SuperDARN) radarlar
  
• 
  aks etgan to'lqinlarning uzatilgan to'lqinlardan qanday o'zgarganligini aniqlash uchun maxsus qabul qiluvchilar.
  

HAARP kabi turli xil tajribalar (Yuqori chastotali faol Auroral tadqiqot dasturi ), ionosfera xususiyatlarini o'zgartirish uchun yuqori quvvatli radio uzatgichlarni jalb qilish. Ushbu tadqiqotlar ionosfera plazmasining xususiyatlari va xatti-harakatlarini o'rganishga qaratilgan bo'lib, uni tushunish va ulardan foydalanish uchun fuqarolik va harbiy maqsadlar uchun aloqa va kuzatuv tizimini takomillashtirish uchun foydalanishga alohida e'tibor qaratiladi. HAARP 1993-yilda taklif qilingan yigirma-yillik tajriba sifatida boshlangan va hozirda Alyaskaning Gakona yaqinida faol.
SuperDARN radiolokatsion loyihasi yuqori va o'rta kengliklarni 8 dan 20 MGs gacha bo'lgan radio to'lqinlarining izchil teskari parchalanishi yordamida o'rganadi. Kogerent teskari tarqoqlik kristallardagi Braggning tarqalishiga o'xshaydi va ionosfera zichligi notekisligidan sochilishning konstruktiv aralashuvini o'z ichiga oladi. Loyiha 11 dan ortiq turli mamlakatlarni va ikkala yarim sharda joylashgan ko'plab radarlarni o'z ichiga oladi.
Olimlar, shuningdek, ionosferani sun'iy yo'ldosh va yulduzlardan radio to'lqinlarining o'zgarishi bilan tekshirib ko'rishmoqda. The Arecibo radio teleskopi joylashgan Puerto-Riko, dastlab Yer ionosferasini o'rganish uchun mo'ljallangan edi.