Диэлектрическая проницаемость ионизированных слоев атмосферы

Ионизированный слой атмосферы является полупроводящей средой. Поэтому его

Если в единице объема ионизированной среды содержится N электронов, то общий заряд этого объема равен Ne.

Плотность тока проводимости:

v – скорость потока электронов через единицу площади.

С другой стороны, плотность тока:

Отсюда:

На электрон, помещенный в электрическое поле, действует сила, равная произведению eE, с другой стороны эта сила равна:

Если скорость потока электронов изменяется по синусоидальному закону, то:

Ускорение потока электронов:

Где - сила, действующая на электрон

Отсюда находим напряженность электрического поля

Проводимость среды

С учетом записанного выражения

Где диэлектрическая проницаемость ионосферы

Разделим обе части равенства на диэлектрическую проницаемость неионизированного воздуха:

Полученная формула показывает, что диэлектрическая проницаемость ионосферы оказывается меньше диэлектрической проницаемости воздуха, это связано с увеличением количества свободных электронов N в единице объема.

Вывод: диэлектрическая проницаемость ионизированных слоев воздуха по мере увеличения плотности ионизации и уменьшения частоты проходящих через ионосферу волн уменьшается. С возрастанием частоты электромагнитных волн проводимость ионосферы снижается, колеблющиеся электроны реже сталкиваются с молекулами и потери энергии в ионосфере снижаются.

Влияние ионосферы на распространение электромагнитных волн

При увеличении частоты угол преломления уменьшается, и волна перестает отклоняться от прямолинейного распространения.

Данный рисунок показывает, что на возможное отражение электромагнитных волн от ионосферы влияет угол наклона, под которым излучается волна.

Вводят понятие критической частоты. Это максимальная частота, при которой волна может отразиться от ионосферы при угле падения, равном 90˚.

Коэффициент преломления:

21. Особенности распространения радиоволн разных диапазонов. Диапазоны дв, св, кв. Особенности распространения дв

Для ДВ нужна большая антенна, низкий КПД, атмосферные шумы.

В этом диапазоне (1000-10000 м) земная поверхность и ионосфера близки к идеальному проводнику, от которого полностью отражается волна. В точку приема сигнал может прийти двумя путями:

1) земная волна – волна распространяется вдоль поверхности Земли за счет дифракции.

2) пространственная волна – распространяется за счет последовательного отражения волны от Земли и ионосферы.

В любой точке приема происходит сложение волн, пришедших обоими путями (интерференция). Возникает фединг (явление замирания сигнала в точке приема). Замирания происходят медленно и, поэтому мы их практически не улавливаем.

Длинные волны используются для радиовещания относительно невысокого качества и для радионавигации.

Особенности распространения св

В этом диапазоне (100-1000 м) проводимость Земли и ионосферы снижается. Волны глубже проникают в Землю и в ионосферу, из-за чего возрастают потери и дальность связи земной волной не превышает 150-200 км. Дальность связи пространственной волны больше или равна 150-100 км. В результате возникает зона молчания.

Достоинства:

1) значительно проще строить передающие антенны, КПД которых существенно выше, чем у длинноволновых антенн.

Средние волны используются только в радиовещании.

Хуже проводящие свойства, чем у ДВ.