13.3.2. Максимальна та критична частоти

Максимально застосовною частотоює таке значення частоти хвилі, яку випромінюють за кутомφ, за якого промінь відбивається від іоносфери таповертаєтьсяна Землю. Її визначає формула:

(13.28)

Із формули (13.28) випливає, що кожному куту φвідповідає конкретне значення. За умовипроміньвиходить у відкритий космосі не повертається на Землю.Критичною частотоюназивають максимальну частоту хвилі, за якоївертикально спрямованийпромінь відбивається від іоносфери. Її визначає формула частоти Ленгмюра:

. (13.29)

На практиці значення максимальної та критичної частот визначають стосовно певного конкретного шару іоносфери. Так, для критична частота становить. За умови випромінювання вбік горизонту Землі, для цього ж значення, на висотікм за формулою:

, (13.30)

де знаходять із формули (13.29),– висота шару іоносфери, отримуємо значення максимальної частоти.

Тобто гарантовано, за наведеними даними, на Землю повертаються хвилі з частотою менше 14 МГц, а виходять за межі атмосфери – з частотою більше 46 МГц. Орієнтовним граничним значенням вважають 30 МГц.

13.4. Вплив магнітного поля Землі на поширення радіохвиль

Детальне вивчення процесу поширення радіохвиль в іоносфері вимагає врахування впливу постійного магнітного поля Землі

Наявність магнітного поля Землі суттєво ускладнює процес поширення радіохвиль та надає іоносфері анізотропні властивості. В результаті цього, в іоносфері є такі явища:

– гіромагнітний резонанс;

– подвійне променезаломлення;

– змінення площини поляризації хвилі.

13.4.1. Явище гіромагнітного резонансу

Внаслідок впливу постійного поля в іоносфері електрони здійснюють не прямолінійний коливальний рух, а переміщуються за більш складною траєкторією.

Радіус кривизни траєкторії руху електрона (визначений з рівняння руху електрона):

, (13.31)

де – відповідно маса та заряд електрона,– швидкість руху електрона.

Частота обертання електрона за колом:

. (13.32)

Явище обертання електрона у постійному магнітному полі називають гіромагнітним резонансом, а частоту– частотою гіромагнітного резонансу. Після підставлення у формулу числових значень, величин, що входять до неї, отримаємо частоту, що дорівнює 1,4 МГц.

Важливо, що за всіх умов траєкторія руху електрона зберігає елементи обертального руху. Внаслідок цього під час поширення пласкої хвилі можуть виникати додаткові складники електричного поля, що призводять до змінених положень площини поляризації та до подвійногопроменезаломлення, тобто до явищ, характерних для анізотропних тіл.

Окрім цього, якщо частота радіохвилі співпадає з частотою гіромагнітного резонансу, то траєкторія рухає спіральною. Внаслідок зіткнень з нейтральними молекулами, цей рух буде час від часу перериватись та починатись знову. За таких умов електрони матють більшу середню швидкість руху порівняно зі швидкістю за відсутності магнітного поля, що призведе до збільшення втрат під час зіткнень. Тобто можна стверджувати, що хвилі частоти поглинаються в іоносфері, тому зв’язок на цій частоті є недоцільним.