к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Э Ю Я

Ионосферный волновод

При плавном изменении свойств ионосферных волноводов распространение радиоволн в нём происходит с сохранением адиабатической инварианта

Ионосферный волновод - область пространства между поверхностью Земли и ионосферой, внутри которой происходит локализация радиоволн. Наряду с ионосферными волноводами, нижней границей которого служит поверхность Земли, существуют приподнятые ионосферные волноводы Локализация радиоволн в таких ионосферных волноводов осуществляется как за счёт немонотонного распределения ионосферной плазмы по высоте, так и за счёт сферичности Земли.

В лучевом приближении распространение радиоволн в ионосферных волноводах подобно движению классической частицы в поле с потенциалом -u(z)=n_м²(z)@e(z)+2z/R, где e(z) - диэлектрич. проницаемость среды, z - высота над поверхностью Земли, R - радиус Земли, zЪR. Роль уровня энергии для излучателя на поверхности Земли играет величина E=-cos²a, где a - угол излучения, составляемый волновым вектором с горизонталью. Минимумы u(z) соответствуют ионосфернрму волноводу. Поведение u(z) изображено на рисунке для разлличных условий в приближении изотропной плазмы (частота волны и много больше гиромагн. частоты), когда e(z)=1-w₀²/w² (w₀ - плазм, частота). Рис. (а) соответствует ночным условиям, когда существует лишь один слой F (см. Ионосфера)и частота волны w>w_м, где w_м - макс, частота, при которой возможно "возвращение" радиоволны на поверхность Земли за счёт её отражения от слоя F. Заштрихованный участок соответствует приподнятому ионосфернрму волноводу. С понижением частоты w (увеличением w₀) растёт локальный максимум u(z), и для частоты w=w_м касатель ная к u_m будет соответствовать значению n²_м=1 (рис., б). Появление др. ионосферных слоев (напр., слоя Е) иллюстрирует пунктирная кривая на рис. (б). При этом выделяются приподнятые ионосферные волноводы Е- и FE-типов. При разделении слоя F ионосферы на слои F₂ и F₁, кроме ионосферного волновода Е и F₂, выделяются ионосферные волноводы F₁Е, F₂E₁ F₁ (рис., в). Как правило, объёмы ионосферных волноводов F₁E и F₂F₁ невелики.

и z_макс - уровни отражения волны, E - значение u(z) на уровне отражения волны (рис., а). Нарушение инварианта приводит к изменению траектории в пределах осцилляции (к переходу на другой уровень). Нарушение полного инварианта I_m, равного I при E=u_m, где u_m - значение одного из максимумов u(z) (напр., рис., б), приводит к выходу волны из ионосферного волновода данного типа. Поэтому захват или вывод волны из ионосферного волновода связан с нарушением I_m. Для дальнего распространения радиоволн с малыми потерями важное значение имеют ионосферные волноводы, для которых z_мин превышает высоту поглощающего радиоволны D-слоя ионосферы (z~50490 км). В сферически симметричной ионосфере в приближении геометрической оптики захват в приподнятые ионосферные волноводы невозможен. В реальных условиях захват в такие ионосферные волноводы радиоволн, излученных с поверхности Земли (и их вывод), может осуществляться за счёт рефракции радиоволн на горизонтальных градиентах плазмы, из-за рефракции и рассеяния на ионосферных неоднородностях, а иногда и при "просачивании" за счёт дифракционных эффектов.

Литература по ионосферным волноводам

Альперт Я. Л., Распространение электромагнитных волн и ионосфера, 2 изд., М., 1972;
Гуревич А. В., Цедилина Е. Е., Сверхдальнее распространение коротких радиоволн, М., 1979;
Гершман Б. Н., Ерухимов Л. М., Яшин Ю. Я., Волновые явления в ионосфере и космической плазме, М., 1984.

Л. М. Ерухимов, В. П. Урядов

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира