Ионосферный волновод. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Ионосферный волновод - область пространства между поверхностью Земли и ионосферой, внутри которой происходит локализация радиоволн. Наряду с ионосферными волноводами, нижней границей которого служит поверхность Земли, существуют приподнятые ионосферные волноводы Локализация радиоволн в таких ионосферных волноводов осуществляется как за счёт немонотонного распределения ионосферной плазмы по высоте, так и за счёт сферичности Земли.

В лучевом приближении распространение радиоволн в ионосферных волноводах подобно движению классической частицы в поле с потенциалом -u(z)=n_м²(z)@e(z)+2z/R, где e(z) - диэлектрич. проницаемость среды, z - высота над поверхностью Земли, R - радиус Земли, zЪR. Роль уровня энергии для излучателя на поверхности Земли играет величина E=-cos²a, где a - угол излучения, составляемый волновым вектором с горизонталью. Минимумы u(z) соответствуют ионосфернрму волноводу. Поведение u(z) изображено на рисунке для разлличных условий в приближении изотропной плазмы (частота волны и много больше гиромагн. частоты), когда e(z)=1-w₀²/w² (w₀ - плазм, частота). Рис. (а) соответствует ночным условиям, когда существует лишь один слой F (см. Ионосфера)и частота волны w>w_м, где w_м - макс, частота, при которой возможно "возвращение" радиоволны на поверхность Земли за счёт её отражения от слоя F. Заштрихованный участок соответствует приподнятому ионосфернрму волноводу. С понижением частоты w (увеличением w₀) растёт локальный максимум u(z), и для частоты w=w_м касатель ная к u_m будет соответствовать значению n²_м=1 (рис., б). Появление др. ионосферных слоев (напр., слоя Е) иллюстрирует пунктирная кривая на рис. (б). При этом выделяются приподнятые ионосферные волноводы Е- и FE-типов. При разделении слоя F ионосферы на слои F₂ и F₁, кроме ионосферного волновода Е и F₂, выделяются ионосферные волноводы F₁Е, F₂E₁ F₁ (рис., в). Как правило, объёмы ионосферных волноводов F₁E и F₂F₁ невелики.

и z_макс - уровни отражения волны, E - значение u(z) на уровне отражения волны (рис., а). Нарушение инварианта приводит к изменению траектории в пределах осцилляции (к переходу на другой уровень). Нарушение полного инварианта I_m, равного I при E=u_m, где u_m - значение одного из максимумов u(z) (напр., рис., б), приводит к выходу волны из ионосферного волновода данного типа. Поэтому захват или вывод волны из ионосферного волновода связан с нарушением I_m. Для дальнего распространения радиоволн с малыми потерями важное значение имеют ионосферные волноводы, для которых z_мин превышает высоту поглощающего радиоволны D-слоя ионосферы (z~50490 км). В сферически симметричной ионосфере в приближении геометрической оптики захват в приподнятые ионосферные волноводы невозможен. В реальных условиях захват в такие ионосферные волноводы радиоволн, излученных с поверхности Земли (и их вывод), может осуществляться за счёт рефракции радиоволн на горизонтальных градиентах плазмы, из-за рефракции и рассеяния на ионосферных неоднородностях, а иногда и при "просачивании" за счёт дифракционных эффектов.

Литература по ионосферным волноводам

Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция?
Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда".
На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли.
Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма.
Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал:
"Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985]
Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.