F-spredning

F-spredning er et ionosfærisk fænomen, som består i, at radiosignalet , der reflekteres fra regionen F af ionosfæren på grund af dets inhomogeniteter, bliver diffust, det vil sige, at det mister sin strengt definerede struktur. F-spredning (F-spredning, diffusitet [1] ) kan også findes i litteraturen under følgende navne [2] [1] :

diffuse refleksioner;
flere refleksioner;
multipletter;
spredte refleksioner.

F-scatter identifikation

Definition af F-scatter

F-spredning (F-spredning) er et fænomen, der tolkes som spredning af radiosignaler. Dette fænomen observeres normalt under pulserende lodret sondering af Jordens ionosfære. F-spredning er, at det reflekterede signal mister sin oprindelige struktur [3] [4] :

signalfrekvensen er udtværet (diffus) sammenlignet med sonderingsimpulsen og strækker sig til frekvenser over den kritiske;
varigheden af signalet er meget længere end sonderingsimpulsens.

F-spredning (F-spredning) hedder sådan, fordi det normalt observeres, når et radiosignal reflekteres fra ionosfærens F-område , men spredte refleksioner kan observeres fra alle lag af ionosfæren [5] .

Begrebet F-spredning er ikke en fysisk mekanisme, der forårsager F-spredningsfænomenet, det er udseendet af en specifik sløring på ionogrammer . Derfor er definitionen af F-spredning ikke streng, ikke matematisk korrekt [5] [4] .

Normalt, under F-spredning, optræder mange multipletter eller ledsagende refleksioner på ionogrammer , tæt på hovedreflektionen fra F-laget og ikke tilstrækkeligt adskilt fra det [5] [6] .

Manifestationen af F-spredning på ionogrammer er meget forskelligartet [5] [4] :

efter frekvens:

F- scatter dækker næsten hele lydfrekvensområdet ;
F-spredning vises kun i nærheden af den kritiske frekvens ;
F-spredning er i den lavfrekvente ende af reflektionssporet ;

i intensitet, når spredningsgraden varierer meget:

knap mærkbar grad af F-spredning;
den højeste grad af spredning er sammensmeltningen af de almindelige og ekstraordinære komponenter i F-spredningen.

Tilstedeværelsen af F-spredning kan let bestemmes [7] [6] :

fra standard lodret lydende ionogrammer;
fra tabeller med timeparameterværdier med internationale betegnelser :

$f_{0}{\rm {F2))$ er den kritiske frekvens af det ioniserede lag F2 (den maksimale værdi af plasmafrekvensen for den almindelige bølgekomponent);
${\rm {M(3000)F2))$ er udbredelseskoefficienten (hvor , er den maksimale anvendelige frekvens af signalet, der reflekteres fra ionosfæren og falder ind på jorden i en afstand af 3000 km fra strålingskilden); ${\rm {M(3000)F2}}={\frac {{\mbox{MUF}}_{3000}}{f_{0}{\rm {F2}}}}$ ${\mbox{MUF}}_{3000}$
$h'{\rm {F}}$ er den effektive højde af det ioniserede lag F (den mindste tilsyneladende reflektionshøjde),

hvor tilstedeværelsen af spredte refleksioner af enhver intensitet er angivet med symbolet F.

F-scatter klassifikation

1. Den generelle klassifikation inddeler F-spredningen i tre store grupper efter breddegraden i henhold til observationsstationens geomagnetiske breddegrad [5] [4] :

lav breddegrad (ækvatorial) F-spredning - under 20° geomagnetisk breddegrad;
mellem-breddegrad F-spredning - fra 20° til 60° geomagnetisk bredde;
høj breddegrad (polær) F-spredning - over 60° geomagnetisk breddegrad.

2. Den generelle klassificering af F-spredning er utilfredsstillende, da ionogrammer opnået i ækvatoriale områder er meget lig ionogrammer optaget på polære stationer. Derfor bruges højde - frekvens klassifikationen ofte [5] [6] :

med F-spredning i høj højde er ionogrammet diffust ved lave frekvenser på grund af yderligere refleksioner, som et resultat:

svært at læse den tilsyneladende højde ;
kritiske frekvenser kan let bestemmes;

med frekvens F-spredning er ionogrammet diffust ved kritiske frekvenser, som et resultat:

svært at læse den tilsyneladende højde;
det er svært eller umuligt at bestemme de kritiske frekvenser.

Begge typer F-spredning kan observeres samtidigt. Normalt identificeret [5] [6] :

højtliggende F-spredning med ækvatorial;
frekvens F-spredning med mellembreddegrad og polar.

3. De følgende tre klassifikationer er resultatet af en detaljeret diskussion af F-spredningen. Den mest almindelige klassificering er i henhold til graden af spredning . som bestemmes af et særligt indeks på en firepunktsskala eller i henhold til tabeller eller direkte fra et ionogram [7] [8] : $f_{0}{\rm {F2))$

0 - fuldstændig fravær af spredning;
1 - meget svag spredning, den kritiske frekvens af F2-laget bestemmes let;
2 - ret betydelig spredning, definitionen af kritiske frekvenser er tvivlsom, i tabellerne er symbolet placeret foran værdien ; $f_{0}{\rm {F2))$ ${\rm {U}}$
3 - meget stærk spredning, den kritiske frekvens af F2-laget er ikke bestemt, de almindelige og ekstraordinære komponenter smelter sammen.

4. Når man studerer ækvatorial F-spredning, anvendes en ti-punkts skala, hvis indeks afhænger af spredningsområdet i høj højde ved lave frekvenser [9] [10] :

0 — rækkevidde af spredningshøjder op til 6 km;
10 - rækkevidde af spredningshøjder 10-250 km og mere.

5. Når man studerer polær F-spredning, skelnes der mellem fem hovedtyper af spredning , som hver omfatter et antal tilfælde [11] [10] :

$\alfa$ - spredt type;
$\beta$ - gaffeltype ;
$\gamma$ - sportype (karakteriserer frekvensspredning);
$\delta$ — type spredning i højden;
$\epsilon$ — skylag F.

Mekanismer til dannelse af inhomogeniteter, der fører til F-spredning

Ækvatorial ionosfære

Betydelige fremskridt med hensyn til at belyse årsagerne til F-spredning er bestemt af dynamikken i Rayleigh-Taylor-ustabiliteten , hvilket forklarer [12] :

eksperimentelt bekræftet spektral afhængighed af formen for intense inhomogeniteter, hvor er Boltzmann konstanten ; ${\displaystyle {\frac {1}{k^{2))))$ $k$
udseendet af inhomogeniteter med især små størrelser , hvor er skalaen (karakteristisk størrelse) af inhomogeniteten over det geomagnetiske felt . $l_{\perp }$ $l_{\perp }$

Standardteorien om dannelsen af en indledende inhomogenitet ved bunden af regionen F med efterfølgende udbredelse af inhomogeniteten til alle højder af regionen F forklares af mekanismen for udvikling af Rayleigh-Taylor-ustabiliteten. Den indledende agents rolle kan spilles af interne tyngdekraftsbølger , som kan forklare forholdet mellem den inhomogene struktur af F-regionen og bevægelsen af neutral gas i lavere højder, for eksempel ved turbopause- niveauet [12] .

Rayleigh-Taylors ustabilitet tillader [12] :

at forklare forekomsten af mellemstore ækvatoriale plasmabobler (regioner med plasmaudtømning); $l_{\perp }$
bygge meget enkle modeller af deres adfærd;
forklare og modellere et sæt småskala inhomogeniteter. $l_{\perp }$

Midt-breddegrad ionosfære

På mellembreddegrader fungerer i princippet de samme fysiske mekanismer som i den ækvatoriale ionosfære. Men det er sværere at modellere ustabiliteter teoretisk og numerisk [12] :

forekomsten og intensiteten af F-spredning på mellembreddegrad er lavere end for den ækvatoriale;
det er sværere end ved ækvator at forklare forekomsten af inhomogeniteter.

Polær ionosfære

I nordlysregionen F er forekomsten af F-spredning forbundet med gradientdrift -ustabilitet , da horisontale plasmakoncentrationsgradienter spiller en væsentlig rolle i udviklingen af ustabiliteter . Den høje observerbarhed af F-spredning på polære breddegrader kan teoretisk forklares [12] .

Noter

↑ 1 2 Brunelli B. E., Namgaladze V. V. Physics of the ionosphere, 1988 , s. 97-98.
↑ Explanatory Dictionary of Radiophysics , 1993 , s. 5.
↑ Fænomenet F-spredning i ionosfæren, 1984 , s. 5.
↑ 1 2 3 4 Ionosfæriske processer, 1968 , s. 322.
↑ 1 2 3 4 5 6 7 Fænomenet F-spredning i ionosfæren, 1984 , s. 6.
↑ 1 2 3 4 Ionosfæriske processer, 1968 , s. 323.
↑ 1 2 Fænomenet F-spredning i ionosfæren, 1984 , s. 7.
↑ Ionosfæriske processer, 1968 , s. 324.
↑ Fænomenet F-spredning i ionosfæren, 1984 , s. 7-8.
↑ 1 2 Ionosfæriske processer, 1968 , s. 325.
↑ Fænomenet F-spredning i ionosfæren, 1984 , s. otte.
↑ 1 2 3 4 5 Fænomenet F-spredning i ionosfæren, 1984 , s. 125.

Litteratur

Bryunelli B. E. , Namgaladze V. V. Ionosfærens fysik / Ed. udg. G. S. Ivanov-Kholodny, M. I. Pudovkin . M.: Nauka, 1988. 527 s., ill. ISBN 5-02-000716-1 .
Gershman B. N. , Kazimirovskiy E. S. , Kokourov V. D., Chernobrovkina N. A. Fænomenet F-spredning i ionosfæren / Ed. udg. tilsvarende medlem Videnskabsakademiet for TSSR N. M. Erofeev. Anmeldere V. M. Polyakov , L. A. Shchepkin. M.: Nauka, 1984. 141 s. Il. 65, tab. 2. Litteraturliste. 383 titler
Polyakov V. M. , Shchepkin L. A., Kazimirovskiy E. S. , Kokourov V. D. Ionosfæriske processer / Ed. udg. V. E. Stepanov . Novosibirsk: Nauka, 1968. 536 s., ill.
Forklarende ordbog for radiofysik . Grundlæggende termer (med tilsvarende på engelsk) / Leder af teamet af forfattere, Dr. Philol. Videnskaber A. S. Gerd . M.: Rus. yaz., 1993. 358 s. ISBN 5-200-01662-7 .

Jordens atmosfære
Atmosfærens struktur	planetarisk grænselag Troposfæren tropopause Stratosfæren Ozonlag Stratopause Ionosfære Mesosfæren mesopause Karman Line Termosfære Termopause Turbopause exobase Exosfære
se også	Luft Stemning standard atmosfære Atmosfærisk fysik Meteorologi Klimatologi Telluriske linjer