Распространение волн в анизотропных средах. Аверина Л.И. - 27 стр.

UptoLike

Составители: 

27
являются корпускулярные потоки, также в основном солнечного
происхождения. Плотность энергии ионизирующего потока, приходящего к
Земле, по мере проникновения в атмосферу падает в результате поглощения .
Плотность же газа, наоборот, падает с увеличением расстояния от Земли . По-
этому-то N как функция высоты имеет максимум : на некоторой высоте иониза-
ция наиболее интенсивна.
В ионосфере различают три основные области , обозначаемые буквами D,
E, F. Их называют также «слоями» . В табл.1 приведены некоторые подробности
структуры ионосферы .
Таблица 1
Область ионосферы Высота , км N , м
-3
(приблиз.)
D От 50 до 90 10
8
- 10
9
E От 90 до 120-140 10
11
F От 120-140 и выше 2*10
11
- 10
12
Днём степень ионизации значительно выше; в ночное время нижняя граница
ионосферы поднимается до высоты около 100 км , причём исчезает область D . В
зависимости от солнечной активности , сезона и времени суток это распределе-
ние варьируется. Слой F наиболее нерегулярен и подвержен влиянию магнит-
ного поля Земли.
Для характеристики ионосферы в целом весьма существенны крупно -
масштабные нерегулярные явления. При «магнитных бурях», возникающих в
результате вторжения в ионосферу корпускулярных потоков, вызываемых
вспышками на Солнце, происходит резкое изменение режима области F . По
меньшей мере можно говорить о сильном уменьшении электронной концентра-
ции и увеличении высоты максимума. Другого рода вспышки на Солнце харак -
терны весьма значительным усилением ультрафиолетового и рентгеновского
излучения. В результате глубокого проникновения излучения происходит рез-
кое повышение ионизации в области D .
Основная роль ионосферы в радиофизике вызывать отражение радио -
волн вплоть до диапазона ультракоротких волн (УКВ). (Частотный диапазон
УКВ: 10 - 10
5
МГц.) Процесс этот существенно сложнее, чем отражение волн от
границы раздела двух различных однородных сред. В той мере, насколько здесь
применима геометрическая оптика, уместно говорить о рефракции, возвра-
щающей луч из ионосферы к Земле. Основная суть отражения радиоволн от
ионосферы становится понятной, если привлечь формулу закона Снеллиуса:
если угол входа луча в плоскослоистую среду есть
0
θ
, а соответствующий на-
чальный показатель преломления -
0
n , то для любого мгновенного направления
луча (угол
1
θ
) в точке, где показатель преломления равен
1
n , справедливо ра-
венство
0011
sinsin
θ
θ
nn
=
(5.1)
                                            27
являю тся ко рп ускулярны е п о токи, такж е в о сно вно м                со лнечно го
п ро исхо ж дения. П ло тно сть энерг   ии ио низирую щ ег
                                                         о п о тока, п рихо дящ ег о к
Земле, п о мере п ро никно вения в атмо сферу п адаетв результате п о г      ло щ ения.
П ло тно сть ж е газа, нао бо ро т, п адаетс увеличением расстояния о тЗемли. П о -
этому-то N как функц ия вы со ты имеетмаксимум: нанеко торо й вы со те ио низа-
ц ия наибо лее интенсивна.
       В ио но сфере различаю ттри о сно вны е о бласти, о бо значаемы е буквами D,
E, F. И х назы ваю ттакж е «сло ями». В табл.1 п риведены неко торы е п о дро бно сти
структуры ио но сферы .

                                                                        Т аблиц а1
                                                                        -3
   О бластьио но сферы                В ы со та, км                N, м (п риблиз.)
           D                          О т50 до 90                      10 8 - 109
           E                       О т90 до 120-140                      1011
           F                      О т120-140 и вы ш е                2*1011 - 1012

Д нё м степ ень ио низац ии значительно вы ш е; в но чно е время ниж няя г           раниц а
ио но сферы п о днимается до вы со ты о ко ло 100 км, п ричё м исчезаето бластьD. В
зависимо сти о тсо лнечно й активно сти, сезо на и времени суток это расп ределе-
ние варьируется. С ло й F наибо лее нерег          улярен и п о дверж ен влиянию маг     нит-
но го п о ля Земли.
        Д ля характеристики ио но сферы в ц ело м весьма сущ ественны круп но -
масш табны е нерег      улярны е явления. П ри «маг       нитны х бурях», во зникаю щ их в
результате вторж ения в ио но сферу ко рп ускулярны х п о токо в, вы зы ваемы х
всп ы ш ками на С о лнц е, п ро исхо дитрезко е изменение реж има о бласти F. П о
меньш ей мере мо ж но г      о во рить о сильно м уменьш ении электро нно й ко нц ентра-
ц ии и увеличении вы со ты максимума. Д руг          ог о ро давсп ы ш ки наС о лнц е харак-
терны весьма значительны м усилением ультрафио летово г                 о и рентг ено вско го
излучения. В результате г         лубо ко го п ро никно вения излучения п ро исхо дитрез-
ко е п о вы ш ение ио низац ии во бласти D.
        О сно вная ро ль ио но сферы в радио физике – вы зы вать о траж ение радио -
во лн вп ло ть до диап азо на ультрако ро тких во лн (У К В ). (Ч асто тны й диап азо н
У К В : 10 - 105 М Г ц .) П ро ц есс этотсущ ественно сло ж нее, чем о траж ение во лн о т
границ ы разделадвух различны х о дно ро дны х сред. В той мере, наско лько здесь
п рименима г     ео метрическая о п тика, уместно г        о во рить о реф ракци и , во звра-
щ аю щ ей луч из ио но сферы к Земле. О сно вная суть о траж ения радио во лн о т
ио но сферы стано вится п о нятно й, если п ривлечь фо рмулу зако на С неллиуса:
если уг   о л вхо да луча в п ло ско сло истую средуесть θ 0 , а со о тветствую щ ий на-
чальны й п о казательп рело мления - n0 , то для лю бо г        о мгно венно г
                                                                             о нап равления
луча (уг   о л θ1 ) в то чке, г де п о казатель п рело мления равен n1 , сп раведливо ра-
венство
                                     n1sinθ1 = n0sinθ 0                                (5.1)