При плавном изменении свойств ионосферных
волноводов распространение радиоволн в нём происходит с сохранением адиабатической
инварианта
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)=nм2(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>wм, где wм - 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=wм касатель ная к um будет соответствовать значению n2м=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, F2E1F1 (рис., в). Как правило, объёмы ионосферных волноводов F1E и F2F1 невелики.
и zмакс - 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 Im, равного I при
E=um, где um - 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 Im. Для дальнего распространения радиоволн с малыми потерями важное значение имеют ионосферные волноводы, для которых zмин 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
Альперт Я. Л., Распространение электромагнитных волн и ионосфера, 2 изд., М., 1972;
Гуревич А. В., Цедилина Е. Е., Сверхдальнее распространение коротких радиоволн, М., 1979;
Гершман Б. Н., Ерухимов Л. М., Яшин Ю. Я., Волновые явления в ионосфере и космической плазме, М., 1984.
Знаете ли Вы, что, как ни тужатся релятивисты, CMB (космическое микроволновое излучение) - прямое доказательство существования эфира, системы абсолютного отсчета в космосе, и, следовательно, опровержение Пуанкаре-эйнштейновского релятивизма, утверждающего, что все ИСО равноправны, а эфира нет. Это фоновое излучение пространства имеет свою абсолютную систему отсчета, а значит никакого релятивизма быть не может. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
