Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Для ионосферы частоты ленгмюровских колебаний всех заряженных частиц попадают в радиодиапазон.






Если частота распространяющейся волны больше частоты ленгмюровских собственных колебаний, ν > ν 0, то возникающие вынужденные колебания свободных электроновионосферы отстают от электрического поля волны по фазе почти на . Такое смещение электронов ионосферы под действием электромагнитного поля волны приводит к появлению дополнительного поля, Е0, усиливающего поле распространяющейся волны, Е. Диэлектрическая проницаемость ε, равна отношению напряжённости внешнего электромагнитного поля, Е, к напряжённости поля внутри среды, Е` = Е + Е0, .

Под действием плазменных колебаний свободных электронов для падающей электромагнитной волны с частотой ν > ν 0 диэлектрическая проницаемость ионосферы оказывается меньше единицы, но больше нуля, 0 < ε < 1. Диэлектрическую проницаемость можно выразить и через частоты, падающей волны, ν, и плазменных колебаний электронов, ν 0, . Показатель преломления, , в таком случае, 0 < n < 1.

Если частота распространяющихся электромагнитных волн меньше ленгмюровской частоты, ν < ν 0, то диэлектрическая проницаемость, ε < 0, а показатель преломления оказывается мнимой величиной. Это означает, что такая волна не может распространяться в ионосфере. Поскольку концентрация электронов в ионосфере увеличиваются с высотой, пока не достигнет максимума, увеличиваются и ленгмюровская частота, и падающая волна, проникая в ионосферу, распространяется до такого уровня, при котором показатель преломления обращается в нуль. На этой высоте происходит полное отражение волны от слоя ионосферы. С увеличением частоты падающая волна всё глубже проникает в ионосферу. Максимальная частота волны, которая отражается от слоя ионосферы при вертикальном падении, называется критической частотой слоя, хотя фактически она равна ленгмюровской частоте собственных колебаний частиц в этом слое,

Критическая частота слоя в ионосфере изменяется в течение суток и от года к году в зависимости от числа Солнечных пятен. Для разных слоев она лежит в диапазоне от 3 до 10 Мгц. Для волн с частотой ν > ν 0, показатель преломления всюду больше нуля, n > 0, то есть волна проходит, не отражаясь.

Если частота посланного с поверхности Земли радиосигнала меньше критической частотой, радиосигнал отразится от ионизованной области верхней атмосферы и вернется на Землю. На этом эффекте основана дальняя радиосвязь в коротковолновом диапазоне. Критическая частота связана с максимальной концентрацией свободных электронов в ионосфере

Типичными примерами фотоионизации в ионосфере являются реакции:

O2 + hν → O2+ + e O2 + hν → O+ + О + e

Минимальная энергия квантов, при которой возможен процесс фотоионизации, и соответствующая этой энергии максимальная длина волны определяются потенциалом ионизации атома или молекулы. Обратным процессом, обеспечивающим исчезновение электронов и ионов, является рекомбинация. Различают радиативную рекомбинацию, при которой энергия, освобождающаяся при захвате электрона, выделяется в виде излучения, например O+ +e → O + hν, и диссоциативную рекомбинацию, когда энергия электрона идет на разрушение молекулы, например O2+ +e → O + О, NO+ + е → N + O

Из–за различия условий поглощения ионизирующих излучений разных видов, а также состава и плотности атмосферы, на разных высотах в ионосфере эффективно действуют разные ионизующие факторы:

Галактические и солнечные космические лучи вследствие их большой энергии имеют высокую проникающую способность и ионизуют вещество атмосферы вплоть до высоты 100 км. Солнечное рентгеновское излучение проникает до высот ~ 150 км.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.