ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Исследование верхних слоев атмосферы при помощи ионосферных станций, геофизических ракет и космических станций из "Распространение радиоволн Издание 4 " Условия отражения от ионизированного слоя. До сих пор рассматривались различные случаи распространения радиволн в однородном ионизированном газе. Реальная ионосфера представляет собой неоднородный ионизированный газ. Влияние неоднородности ионосферы проявляется, прежде всего, в том, что радиоволны в таких условиях распространяются не по прямолинейным траекториям (как это было во всех рассмотренных выше случаях), а по криволинейным. В известных условиях радиоволны, испытывая полное внутреннее отражение от ионосферы, возвращаются на Землю. [c.227] Пример 4.2. Определить дополнительное условие поворота радиоволны для частоты /==30 Мгц в предположении, что вершина траектории находится на высоте Л=200 км над поверхностью Земли. Условия задачи характеризуют наи более неблагоприятный случай, так как частота входит в числитель правой части неравенства (4.60). [c.229] Более удобно, однако, электронную концентрацию относить к 1 см . Тогда неравенство примет вид Л / /1 2,7 А/см м, т. е. для поворота луча достаточно, чтобы в вершине траектории при подъеме на 1 ж электронная концентрация возросла всего на 3 эл1см . [c.229] Таким образом, дополнетельное условие почти всегда выполняется автоматически и решающим является условие (4.56), которое, в силу этого, можно считать фактически единственным условием поворота волны. Практическое значение дополнительного условия заключается в следующем в точке отражения электронная концентрация обязательно юлжна возрастать, и отражение не может происходить в области максимума электронной концентрации и, тем более, в области уменьшения электронной концентрации с высотой. [c.230] Максимальные и критические частоты радиоволн. Из условия отражения (4.56) следует, что при данном значении электронной концентрации в области максимума всегда можно подобрать такое значение угла падения на нижнюю границу ионосферы, при котором условие, поворота будет выполнено (говоря об отражении от области максимума, следует помнить, что фактически точка поворота во всех случаях будет расположена несколько ниже максимума). [c.230] Благодаря сферической форме Земли верхние значения угла падения ограничены некоторым максимальным значением, ибо, как следует из рис. 4.20, даже для наиболее пологого луча, касающегося в точке А поверхности Земли, угол падения определяется формулой 81пфомакс = а/Са-Ь/г). [c.230] Ограничение значений угла падения на нижнюю границу ионосферы приводит к тому, что радиоволны не всегда отражаются от ионосферы, а при некоторых условиях пронизывают ее насквозь. [c.231] Наибольшая частота, при которой радиоволны отражаются от данного слоя при вертикально направленном луче, получила название критической частоты. [c.232] Из рассмотрения ф-лы (4.63) следует, что условие поворота радиоволны выполняется в том и только в том случае, если частота волны не превосходит /макс о. Волны, не удовлетворяющие этому условию, от ионосферы не отражаются, а пронизывают ее насквозь. [c.232] В рассматриваемом случае столкновения между электронами и молекулами во внимание не принимаются, т. е. проводимость а=0. Кроме того по условию 8и 0. При таких обстоятельствах единственными вещественными решениями системы (4.66) являются выражения м = 0 ]/ —8и. [c.232] Существенно, что при учете столкновений коэффициент преломления не обращается в нуль, даже при отрицательных значениях электрической проницаемости. [c.233] Влияния магнитного поля Земли на условия отражения радиоволн. Рассмотрим, прежде всего, влияние магнитного поля Земли на условия отражения вертикально направленного луча. Поскольку соударения с молекулами во внимание не принимаются, естественно предположить, что условия поворота сохраняют прежнюю форму, а именно П1 = 0 — для необыкновенного луча, 2=0 — для обыкновенного луча. [c.233] Обращаясь к общему выражению (4.43) для коэффициента преломления, устанавливаем, что для обыкновенного луча П2 обращается в нуль при условии й) = й)о. Принимая во внимание значение соо (плазменная частота, см. параграф 4.9), находим, что это условие соответствует отражению от ионосферы в отсутствие магнитного поля. [c.233] Для того чтобы установить, какая из частот со или со соответствует реально наблюдаемым отражениям необыкновенного луча, обратимся к рис. 4.22, на котором по ф-ле (4.43) построена зависимость квадрата показателя преломления от отношения (соо/со) . [c.234] В то вртя как при вертикально направленном луче обыкновенная и необыкновенная составляющие распространяются по общему пути, за исключением отрезка между точками отражения обеих составляющих, при пологих лучах из-за различия в показателях преломления наблюдается явление двойного лучепреломления и обыкновенная и необыкновенная составляющие распространяются по различным траекториям, как это схематически показано на рис. 4.23. [c.235] До недавнего времени основным методом изучения структуры ионизированных слоев атмосферы являлось использование ионосферных станций Только в последние годы в связи с развитием ракетной техники появилась возможность осуществлять прямые измерения основных характеристик ионосферы при помощи аппаратуры, устанавливлемой да геофизических ракетах, ИСЗ и космических кораблях. Одйако эти прямые измерения, конечно, не могут заменить наблюдений, осуществляемых круглосуточно во многих пунктах земного шара при помощи ионосферных станций. [c.235] Современные ионосферные станции выполняют, по существу, по отношению к ионосфере такие же функции, которые по отношению к более низким слоям атмосферы осуществляют разбросанные по всему земному шару метеорологические станции. Если последние дают информацию службе погоды , то ионосферные станции обеспечивают необходимыми данными службу ионосферы . Данные, получаемые при космических полетах, являются ценной информацией, которая дополняет сведения, повседневно доставляемые ионосферными станциями. [c.235] В настоящее время применяются три вида ионосферных станций станции вертикального зондирования, станции наклонного зондирования и станции возвратно-наклонного зондирования (сокращенно -ВИЗ). [c.235] Установим соотношение между действующими и действительными высотами точек отражения. На рис. 4.27 через к обозначена высота ДО нижней границы ионосферы. Эту часть пути радиоволны проходят со скоростью света в пустоте. Через го обозначена высота точки отражения над нижней границей ионосферы, Лд — действующая высота отражений. [c.237] Вернуться к основной статье