Поглощение в ионосфере и изменения состояния ионосферы


Кроме эффективной высоты и критических частот каждого слоя, важным ограничением радиосвязи на больших расстояниях является ослабление или поглощение энергии радиоволны в ионосфере. Когда волна проходит ионизированную область, электроны под действием волны начинают колебаться. При этом они сталкиваются с соседними молекулами и ионами и затрачивают на нагревание воздуха часть или всю энергию, полученную ими от радиоволны. Величина энергии, отбираемой от радиоволны и рассеиваемой таким путем, будет тем больше, чем большее расстояние волна проходит в области ионизации и чем больше интенсивность ионизации и плотность воздуха в этом слое. Ультрафиолетовые лучи солнца ионизируют атмосферу в дневное время на более низких уровнях, чем в ночное. Кроме того, на более низких высотах плотность воздуха больше. Поэтому поглощение энергии в дневное время гораздо сильнее, чем в ночное. Это поглощение происходит главным образом в слоях D и Е. Для электронов, движущихся в магнитном поле Земли, существуют условия резонанса на частоте 1400 кгц. На этой частоте имеет место максимальное поглощение. Чем больше частота сигнала отличается от этой резонансной частоты, тем меньше его ослабление. Для дальней радиосвязи наиболее желательно пользоваться частотами, близкими к наивысшей частоте, применимой для данных расстояний.
Регулярные изменения состояния ионосферы. Свойства ионосферы претерпевают регулярные изменения. Это влияет на распространение радиоволн. Регулярные изменения ионосферы могут быть предсказаны с большой точностью. Они подразделяются на суточные, годовые и одиннадцатилетние, связанные с периодом солнечной активности. Изменения состояния ионосферы обусловлены главным образом изменениями солнечной радиации. Они касаются главным образом плотности ионов в слоях. Эффективная высота слоев изменяется мало. За исключением слоя F2, высота остальных слоев претерпевает весьма умеренные колебания. В связи с этим изменения ионосферы больше всего сказываются на поглощении при критической частоте.
Изменения в слое Е отличаются особой регулярностью в течение суток и в году. Они всецело зависят от положения солнца. Когда солнце находится в зените, плотность ионизации наибольшая. Это подтверждается наивысшей критической частотой для данного слоя. Критическая частота для слоя Е выше днем, нежели ночью, и выше летом, чем зимой. Изменение критической частоты для слоя Е зависит также от одиннадцатилетнего периода солнечной активности. Плотность ионизации в ионосфере изменяется в связи с солнечной активностью. Она наивысшая во время наибольшей активности образования солнечных пятен. Критическая частота и поглощение в слое Е наименьшие в период минимальной активности образования солнечных пятен.
Изменения в течение суток и в году следуют правильным графикам. При наличии данных относительно солнечной активности очень легко получить прогнозы в одиннадцатилетнем периоде. Бюро стандартов публикует ежемесячные сведения об ионосфере, включая наивысшие применимые частоты, на месяц вперед. На рис. 433 представлены подобные графики. Они содержат данные прогноза наивысших применимых частот для заданных расстояний с однократным отражением. Пользуясь этими графиками, учреждения связи могут заранее составить расписание частот (из числа тех, которые им разрешено использовать) для связи на соответствующих расстояниях в различное время суток. Прогноз наивысшей применимой частоты основывается на измерениях эффективной высоты слоев и критических частот. Эти измерения регулярно проводятся Бюро стандартов в Вашингтоне. Данные измерений также публикуются в виде графиков (см. рис. 434) вместе с прогнозом наивысших применимых частот.
Поглощение в ионосфере и изменения состояния ионосферы

Поглощение в ионосфере и изменения состояния ионосферы