13.4.2. Явище змінення площини поляризації

Припустимо, що лінійно поляризований електричний промінь, який описує вектор , зорієнтовано відносно вектора напруженості магнітного поля Землізакутом. (рис. 13.9).

Рисунок 13.9. Складники вектора у магнітному полі Землі

Цей промінь має два складники:та. З’ясуємо дві ситуації:

1. Є лише.

Під впливом електричного поля електрон починає рухатись вздовж прямої. Але на нього з боку магнітного полядіє сила Лоренца, що викривлює траєкторію. Сила Лоренца зростає із зростанням швидкості руху електрона:

(13.33)

Якщо , то= 0. Тому і= 0, тобто на промінь, паралельний, магнітне поле Земліне впливає. Діелектрична проникність іоносфери у цій ситуації:

. (13.34)

2. Є лише.

У цій ситуації абсолютне значення сили Лоренца:

. (13.35)

Сила Лоренца обертає електрон, який рухається за спіраллю. Тобто, за умови орієнтації векторівтакут, на електрон впливає сила Лоренца. В зв’язку з тим , що електрон у двох випадках (колита) є у різних умовах, вважають, що в другій ситуації і діелектрична проникність іоносфери відрізняється від.

Промінь із складником , на який магнітне поле Землі не впливає – називаютьзвичайним променем.

Промінь із складником , на який магнітне поле Землі впливає – називаютьнезвичайним променем.Відносна діелектрична проникність іоносфери для нього:

,

де . – частота гіромагнітного резонансу,– кругова частота Ленгмюра.

Умови проходження звичайного та незвичайного променів через іоносферу різні, бо їх швидкості та тарізні:

≠. (13.36)

Різниця швидкостей для складників призводить до виникнення фазових зсувів, які призводять дозмінення площини поляризації хвилі.

13.4.3. Явище подвійного заломлення променя

У вертикально спрямованому промені звичайний та незвичайний складники мають спільний шлях поширення, за винятком відрізка між точками відбиття обох складників. А у променях, що поширюються під гострим кутом, внаслідок різниці в показниках заломлення виникає явище подвійного заломлення променя – звичайний та незвичайний складники поширюються різними траєкторіями:

Рисунок 13.10. Розщеплення радіохвилі під впливом магнітного поля Землі

Під час падіння променя під гострим кутом маємо формули для звичайного та незвичайного променів відповідно:

, (13.37)

, (13.38)

де та– значення коефіцієнтів заломлення відповідно для звичайного та незвичайного променів.

Після розв’язку рівнянь (13.37) та (13.38) можна отримати вирази для максимальних частот звичайного та незвичайного променів.

13.5. Висновки

1. Іоносфера – це іонізована частина атмосфери, розташована на висотах від 50-60 км.

2. Джерелами іонізації є Сонце, зірки, метеорити, тощо.

3. Для поширення радіохвиль важливим параметром іоносфери є електронна густина, за з якої визначають розподіл іоносфери на шари.

4. Залежно від часу доби, пори року, одинадцятирічного періоду, сонячна активність змінюється, що визначає стан іоносфери.

5. Діелектрична проникність іонізованого газу завжди менша від одиниці, є дисперсною величиною, залежною від робочої частоти та концентрації електронів.

6. В процесі руху електронів у іонізованому газі на них впливають електрична та механічна сили, що відображено в структурі формули, яка визначає .

7. Частота, за якої діелектрична проникність дорівнює нулю, називають власною частотою іонізованого газу(частотою Ленгмюра).

8. В реальному іонізованому газі мають місце втрати енергії, що є результатом зіткнення між зарядженими частинками.

9. Змінення електронної концентрації з висотою, а отже – діелектричної проникностіε, призводить до викривлення траєкторії хвилі –іоносферної рефракції.

10. За певного кута випромінювання та за певної частоти хвилі, промінь відбивається від іоносфери та повертається на Землю, абовиходить у відкритий космос. Захвилі з частотою менше 14 МГц повертаються на Землю, з частотою більше 43 МГц – виходять за межі атмосфери.

11. Наявність постійного магнітного поля Землі надає іоносфері анізотропних властивостей, тобто властивостей, неоднакових у різних напрямах.

12. Під дією електричного поля хвилі електронів здійснюють не прямолінійний коливальний рух, а переміщуються за більш складними траєкторіям. Явище обертання електрона у постійному магнітному полі називають гіромагнітним резонансом.

13. На частоті гіромагнітного резонансу – 1,4 МГц – зв’язок є недоцільним.

14. У променях, які поширюються під гострим кутом, через різниці в показниках заломлення виникає явище подвійного променезаломлення: звичайний та незвичайний складники поширюються різними траєкторіями.

15. Під впливом магнітного поля Землі виникає явище зміни площини поляризації.