Электромагнитные волны в ионосфере

Пример 3. Электромагнитные волны в ионосфере Земли и фазовые скорости, превыш,ающие скорость света с. Дисперсионное соотношение для электромагнитных волн в ионосфере имеет (приближенно) следующий вид [c.161]

Пример 3. Электромагнитные волны в ионосфере. Используя дисперсионное соотношение (12) и уравнения (16), мы получаем трехмерное уравнение Клейна —Гордона [c.304]

Фазовая скорость света в стекле 288 --- электромагнитных волн в ионосфере 161, 255 [c.526]

В согласии с другими физическими оценками фазовая скорость радиоволн в ионосфере оказывается больше скорости электромагнитных волн в вакууме-, в самом деле, [c.146]

Второй момент, который не принимался во внимание в идеализированной модели, состоит в учете распространения электромагнитных волн в межпланетной среде, ионосфере и атмосфере Земли и в некоторых случаях в атмосфере планеты назначения. Все наблюдаемые переменные зави- [c.108]

Закон дисперсии в форме (92) встретится нам при изучении распространения электромагнитных волн в волноводе и в ионосфере Земли. (Таков же закон дисперсии и для релятивистских волн де Бройля при квантовом описании частиц). Уравнение (91) изображено графически на рис. 2.18, [c.91]

Мы увидим, что введение дополнительных координат может означать нечто большее, чем простую замену переменных. Действительно, увеличение числа измерений означает увеличение числа степеней свободы. Например, в трехмерном вакууме электромагнитная волна может быть бегущей волной для одного направления, чисто стоячей для другого и экспоненциальной волной для третьего направления В одномерном случае экспоненциальную электромагнитную волну в вакууме получить невозможно, так как дисперсионное соотношение не может превратиться в соотношение со =—для некоторого диапазона частот. Для получения экспоненциальной волны в одномерном случае нам необходимо наличие граничной частоты, т. е. дисперсионное соотношение должно иметь вид соотношения для ионосферы а) =со +Л2, которое для достаточно низких частот может превратиться в соотношение со = = 0) — [c.299]

Волны в ионосфере многих типов — от магнитогидродинамических до электромагнитных — рассматриваются в книге [c.579]

Подчеркнем еще раз, что на основе сложившихся представлений теории колебаний и волн можно связать те или иные явления в конкретной системе с ее характеристиками, фактически не решая задачи. Например, когда речь идет о преобразовании энергии одних колебаний в другие в слабо нелинейной системе или среде, будь то волны на воде, электромагнитные колебания в ионосфере или колебания маятника на пружине, можно сказать сразу, что такое преобразование возможно только в случае, когда выполнены определенные резонансные условия между собственными частотами подсистем. [c.12]

С тех пор развитие статистической теории турбулентности и связанных с ней экспериментов привело к ряду существенных результатов. Подробное изложение современной статистической теории турбулентности и ее экспериментального исследования дано в работах [15—20]. Эта теория оказалась важной для проблемы турбулентность и волны как для распространения акустических волн в атмосфере и море, так и для распространения электромагнитных волн в атмосфере, ионосфере и плазме. Здесь мы ограничимся кратким изложением лишь самых основных сведений об этой теории, необходимых нам в дальнейшем. [c.28]

Внутреннее отражение электромагнитных волн объясняет рефракцию радиоволн в ионосфере. Известно, что на высоте от 100 до 300 км существует ионизированный слой, от которого отражаются радиоволны с длиной волны 10 м. Более короткие волны проходят через него, что используется в радиоастрономии. Оказывается, что в ионосфере реализуется случай и > с, т.е. [c.93]

Рис. 7. Естественные волноводные каналы дальнего распространения электромагнитных и звуковых возмущений вокруг Земли. Каналы радиоволн — в слое между поверхностью Земли и ионосферой, радиоканалы — в ионосфере и тропосфере, каналы звуковых волн — в атмосфере и океане, и каналы сейсмич. волн —в Земле. Пунктиром показан ход лучей в каналах. Дальнее распространение в каналах обеспечивается неск. типами Н. в., бегущих вдоль слоев среды.

Частота колебаний плазмы — это частота самой низкой моды колебаний свободных электронов. Мы получили в п. 2.4 ( юрмулу (2.99). Типичные значения частоты колебаний плазмы (=со ,/2л) в дневное время лежат между Ю и 30 Мгц. Пусть к одному концу ионосферы приложена сила , создаваемая некоторой радиостанцией, работающей на типичных широковещательных частотах амплитудной модуляции порядка v=1000 кгц. В этом случае v< v , и ионосфера ведет себя как реактивная среда. Электромагнитные волны экспоненциально затухают, аналогично тому, что происходило в случае связанных маятников (см. рис. 3.11). При этом над ионосферой не совершается никакой работы, так как скорости каждого электрона сдвинуты на 90° по фазе по отношению к окружающему их электрическому полю. В случае системы маятников (см. рис. 3.11) средняя энергия, сообщаемая системе внешней силой, также равна нулю (затуханием пренебрегаем). Энергия, которая сообщается маятнику, возвращается им обратно в течение цикла. Несколько иначе обстоит дело в случае радиостанции и ионосферы. Станция получает обратно очень малую часть переданной в ионосферу энергии. Ионосфера не поглощает энергию, но волны отражаются к Земле, захватывая большой район и не попадая в передатчик. Такое отражение волн от ионосферы обеспечивает техническую возможность передачи радиоволн на большие расстояния к приемникам, находящимся вне поля зрения из-за кривизны поверхности Земли. Все это справедливо, если со меньше граничной частоты со ,. [c.136]

Подробный разбор распространения радиоволн в ионосфере выходит за рамки этой книги ). Заметим лишь, что при частотах порядка 10 герц и выше п настолько близко к 1 даже в слоях с наибольшей ионизацией (с наибольшим N), что ионосфера перестает оказывать существенное влияние на распространение электромагнитных волн (ср. сказанное об у. к. в. в гл. VII, 8). [c.341]

Как известно, вследствие особенностей распространения электромагнитных волн, отраженных от ионосферы, в месте приема происходит непрерывное вращение вектора напряженности поля. Ввиду этого эффективный прием возможно осуществить на антенны, принимающие поля различной поляризации, в частности нормально и параллельно-поляризованные. Так как нормальная и параллельная составляющие поля замирают не одновременно, то таким путем можно существенно ослабить замирания сигнала. [c.420]

Радиоволны указанного диапазона распространяются как ионосферные волны в результате последовательных отражений между Землей и нижней границей области О в дневные часы и области Е — в ночные часы. Можно сказать, что сверхдлинные и длинные волны распространяются как бы в своеобразном сферическом волноводе , внутренняя стенка которого образуется полупроводящей поверхностью Земли, а внешняя — нижней границей ионосферы. Подобно тому, как в металлических волноводах отдельные элементарные лучи, отражаемые от стенок волновода, интерферируя между собой, создают поток энергии, как бы направляемый стенками волновода, в случае длинных волн лучи, отражаемые от ионосферы и Земли, взаимодействуя между собой, образуют электромагнитное поле волн, направляемых ионосферой и огибающих в силу этого сферическую поверхность Земли. [c.249]

При более серьезном рассмотрении вопросов радиоуправления с Земли необходимо учитывать влияние атмосферы и ионосферы. В космическом пространстве в непосредственной близости от Земли расположены области ионизированной материи, и поэтому коэффициент преломления электромагнитных волн радиочастотной части спектра в этих областях существенно отличен от единицы. Так как эти области расположены вокруг Земли примерно концентрическими слоями, то радиоволны, идущие с Земли в космическое пространство, будут в общем случае подвергаться действию рефракции. Любая другая область пространства, в которой плотность ионизированных частиц переменна, будет также искривлять траекторию радиоволн. [c.635]

Музыка распространяется с групповой скоростью. Вынуждающая сила УЦ), представленная выражениями (18) или (19), приводит к испусканию электромагнитных бегущих волн, которые можно считать суперпозицией гармонических компонент, занимающих полосу частот Асо. В центре полосы находится частота С0(.р. Эти волны могут быть также представлены как почти гармоническая бегущая волна, имеющая частоту быстрых колебаний со р, равную несущей частоте, и почти постоянную медленно меняющуюся амплитуду Л од(г, t), представляющую собой суперпозицию членов типа (8). [В примере, к которому относится выражение (8), присутствуют только два гармонических колебания и верхняя боковая полоса состоит всего лишь из одной частоты со1 = со р+со ,дд, а нижняя боковая полоса — также из единственной частоты соа = = со р—сй ,цд.] Модуляция распространяется в среде (воздух, ионосфера,. ..) с определенной скоростью. В случае радиостанции с амплитудной модуляцией, работающей, например, на несущей частоте 1000 кгц и с шириной полосы 10 кгц, частотный диапазон простирается от 995 до 1005 кгц. Так как ширина этой полосы частот мала по сравнению с несущей частотой (средней частотой), то можно пренебречь членами высокого порядка в разложении в ряд Тейлора [уравнение (15)]. В этом случае групповая скорость, определяемая уравнением (16), будет равна скорости распространения модулированных колебаний. [c.254]

Из (1.8) следует, что бесконечные частоты у=оо невозможны, поскольку соответствующие кванты. излучения обладали бы бесконечной энергией. Соотношение (1.8) также дает ограни- -чение на малые частоты, если-существует минимально возможное значение энергии кванта Ео. А это означает, что и частота не может быть меньше Уо =Ео1Ь. В настоящее время в физике нет никаких свидетельств ограничения снизу энергии фотонов электромагнитного излучения. Следовательно, частоты электромагнитных волн не ограничены снизу. Минимальная частота (около 8 Гц) наблюдается в стоячих электромагнитных волнах между ионосферой и земной поверхностью. Отсюда можно заключить [см. (1.8)], что минимальная энергия квартов электромагнитного излучения по крайней мере меньше 10 Дж. [c.12]

Если среда неоднородна, т. е. свойства среды регулярным или случайным образом зависят от координат, то уравнение, описывающее волновой процесс, может быть приведено к виду, аналогичному (2.1) или (2.3). Однако при этом не константа, а функция рдинат (ж, и, г). Распространение электромагнитных волн "в атмосфере и ионосфере, распространение низкочастотного звука в океане описывается волновым уравнением такого типа. [c.13]

Посмотрим теперь, как обстоит дело для различных волн. Для электромагнитных волн в пустоте до сих пор никаких нарушений линейности экспериментально не обнарун ено. Однако если электромагнитные волны распространяются вблизи несовершенных диэлектриков или проводников, то возникают характерные нарушения принципа наложения. К таким явлениям относится, например, так называемый Люксембург-Горьковский эффект, состоящий в модуляции передачи одной радиостанции полем другой. Этот эффект объясняют нелинейностью ионосферы. [c.278]

СВЕРХНИЗКОЧАСТОТНЫЕ РАДИОВОЛНЫ — электромагнитные волны, диапазон частот к-рых по международному регламенту радиосвязи охватывает область от 30 до 300 Гц (длины волн от 10 до 1 Мм). Распространение радиоволн сверхнизкочастотного (СНЧ) диапазона происходит в волноводном канале, ограниченном поверхностью Земли и ниж. кромкой ионосферы, высота к-рой в зависимости от времени суток и геофиз. условий изменяется от 60 до 90 км. Поскольку длина волны значительно превышает высоту канала, в волноводе Земля — ионосфера распространяется только квази-ГЕЛ/-волна (см. Волновод металлический). Она имеет 2 оси, составляющие радиальную (вертикальную) электрич. поля и азимутальную (горизонтальную) магн. поля. Благодаря одномодовому распространению передаваемые сигналы в СНЧ-диапа-зоне отличаются высокой стабильностью. Затухание СНЧ-радповолн в волноводе Земля — ионосфера мало и с ростом частоты изменяется от долей дБ/1000 км до единиц дБ/1000 км. Благодаря этому возможна передача радиосигналов на очень большие расстояния, вплоть до кругосветных трасс. При этом напряжённость поля, осциллируя за счёт интерференции волн, заметно возрастает по мере приближения к антиподной точке. [c.432]

СРЕДНИЕ ВОЛНЫ — электромагнитные волны ср. частоты (0,3—3 МГц), длины к-рых лежат в интервале 100—1000 м. Условия распространения волн этого диапазона и характер изменения этих условий ото дня к ночи примерно одинаковы для волн всего диапазона. В дневные часы С. в. распространяются, как правило, в виде земной волны, поскольку уровня ионизаций ионосферного слоя Л недостаточно для отражения от него С. в., а поглощение в слое В столь велико, что для этих волн он практически непрозрачен (см. Ионосфера). В ночные часы слой В исчезает, С. в. достигают слоя Е и отражаются от него по законам геом. оптики. Условия распространения земной волны практически не зависят от времени суток и определяются состоянием подстилающей поверхности (см. Распространение радиоволн), Макс, дальность распространения земной волны при существующих мощностях излучателей не превышает над сушей 500 км. В ночные часы результирующее поле волны в точке приёма вследствие флуктуац. изменений отражающих свойств ионосферы подвержено случайным колебаниям и характеризуется замираниями сигналов. Наиб, сильно замирания С. в. проявляются на расстояниях, где результирующее поле является суперпозицией волн — земной и отражённой от слоя Е. Характеристики С. в., отражённых от слоя Е полностью, определяются свойствами слоя и слабо зависят от 11-летнего цикла солнечной активности и новосфер- [c.655]

Работы Колмогорова послужили основой последующего развития теории локальной структуры турбулентности в 40—60-х годах текущего столетия. За этот период была изучена локальная структура не только поля скорости, но и полей концентрации пассивных примесей и температуры (включая случай температурно-стратифицированной тяжелой жидкости, в котором, благодаря появлению архимедовых сил, температуру уже нельзя считать пассивной примесью ), давления и турбулентного ускорения. Полученные сведения нашли приложения к задачам об относительном рассеянии частиц и дроблении капель в турбулентной среде, образовании ветровых волн на поверхности моря, распределении неоднородностей электронной плотности в ионосфере, пульсациях коэффициента преломления в атмосфере и создаваемых ими рассеянии и флюктуациях параметров распространяющихся электромагнитных волн и к ряду других интересных задач. [c.18]

Э. мошет служить средством измерения расстояния г от источника сигнала до отражающего объекта г = ст/2, где X — промежуток времени между посылкой сигнала и возвращением Э., а с — скорость распространения волн в среде. На этом принципе основаны различные применения эхо-сигналов. Электромагнитным Э. пользуются в радиолокации отраженное от ионосферы, оно позволяет осуществлять коротковолновую радиосвязь на большие расстояния (см. Распространение радиоволн) и судить о свойствах ионосферы. Нринцип эхо-волны начинает применяться и в оптич. диапазоне электромагнитных волн, генерируемых квантовым оптическим генератором. [c.538]

Если е изменяется плавно, т. о. относительное изменение е на расстояниях, сравнимых с X, очень мало, то имеет место рефракция — постепенное изменение направления распространения электромагнитной волны, сопровождаемое плавным изменением ее амплитуды и нарушением ее однородности (т. е. появлением различия между поверхностями равной фазы и равной амплитуды). При определенных условиях рефракция может вести к полному внутреннему отражению волны внутри неоднородной среды (наир,, отражению радиоволн от ионосферы). Рефракцией обусловлено изменение видимого положения светил на небосводе в зависимости от их высоты над горизонтом (астрономическая рефракция), видимого положения отдаленных наземных объектов в зависимости от состояния атмосферы (зе.мная рефракция), возник-цовенне миражей и т. д. [c.502]

В первых опытах Г. Герца, экспериментально подтвердивших существование электромагнитных волн, наблюдались волны длиной в неск. дес. с.к. Работы А. С. Попова положили начало применению в радиотехнике Р. длиной в сотни м и более (до многих к.н). Дальнейшее развитие методов генерации, приема и усиления электрич. колебаний привело к тому, что в современной радиотехнике практически применяется диапазон Р. от миллиметровых до Р. с длиной волны в дес. к.н. При распространении радиоволн в пределах земной атмосферы вблизи криволинейной поверхпости Земли имеет место ряд особенностей для Р. различной длипы (отраженно от ионосферы, дифракция вокруг Земли и др.). В соответствии с этими особенностями распространения Р. и отчасти в связи [c.286]

Пример 10. Ионосфера. Ионосфера — это пример среды (для электромагнитных волн), которая дисперсивна (т. е. прозрачна) для частот, больших некоторой граничной частоты (эта частота называется также частотой колебаний плазмы р), и реактивна (непрозрачна) для меньших частот. Дисперсионное соотношение для вынужденных колебаний в ионосфере очень похоже на дисперсионное соотношение для связанных маятников [c.136]

Типичные частоты телевидения и радиостанций, работающих на частотной модуляции, лежат около 100 Мгц. Эти частоты выше граничной частоты ионосферы, лежащей в пределах 10—30 Мгц. Таким образом, для этих частот (около 100 Мгц) ионосфера является дисперсивной средой. Можно сказать, что она прозрачна. Полного отражения электромагнитных волн к Земле уже не происходит, и ионосфера в этом случае не помогает нам в передаче радиосигналов, как [c.136]

Качественное обсуждение поведения показателя преломления в дисперсивной полосе частот. Изолированная заряженная частица, колеблющаяся в вакууме, излучает электромагнитные волны, кото-ры.е распространяются в вакууме со скоростью света. Поэтому заряд, совершающий под действием падающего света установившиеся колебания, испускает электромагнитное излучение, распространяющееся в вакууме со скоростью с. Вследствие суперпозиции первичного поля с полем, образованным колеблющимся зарядом, возникает некое результирующее поле. При большом числе зарядов (кусок стекла или ионосфера) каждый из них находится под действием электрического поля, существующего в окрестности заряда. Это локальное поле является суперпозицией первичного поля , которое имело бы место при отсутствии зарядов, и поля, образованого всеми колеблющимися зарядами. [c.178]

Известно, что в теории колебаний нелинейные процессы играют очень большую роль. Развитие нелинейной теории колебаний тесно связано с развитием радиотехники, поскольку процессы генерации, модуляции и приема радиоволн связаны с нелинейными колебательными процессами. В то время, когда для целей радиосвязи и пoлi.зoвaли ь радиоволны с длиной порядка десятков и сотен метров, можно было всегда считать, что длина волны намного превышает размеры приемных и передающих устройств и нелинейные явления, лежащие в основе их работы, имеют характер колебательных процессов. Процессы же передачи электромагнитной энергии от передатчика к приемнику — волновые процессы — почти всегда можно было считать линейными (исключение составляла кросс-модуляция в ионосфере). [c.11]

Увеличение электронной концентрации слоев В и Е приводит к внезапному увелтению поглощения КВ в этих слоях. При этом нарушается радиосвязь, на многих направлениях. Помимо дополнительной ионизации нижних слоев ионосферы, корпускулярный поток приводит к изменениям магнитного поля Земли, так ийзываемым магнитным бурям. Магиитна-я буря, в свою очередь, влияет иа ионосферу. В первой фазе бури происходит уменьшение электронной концентрации слоя за счет увеличения его толщины во второй фазе отмечедо увеличение ионизации слоев О и Е из-за проникновения потока протонов глубоко в атмосферу. Все это приводит к уменьшению критической -частоты слоя и увеличению поглощения в слоях О и Е. Магнитные бури развиваются быстро. Следует отметить, что магнитные бури начинаются на 18—36 ч позже начала вспышки на Солнце. Это связано е временем задержки потока протонов при их пути.от Солнца к Земле., поскольку скорость частиц намного меньше скорости электромагнитных волн. [c.215]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...