Előadás elektromos paraméterei a Föld légkörének légköri szerkezet

ELŐADÁS 3. ELEKTROMOS Föld légköre

3.1. légköri szerkezet

Atmosphere - gáznemű boríték körülvevő Földet, és részt vesz a rotációs mozgás a Föld.

A külső rész van töltve egy atmoszféra-CIÓ előnyösen töltött részecskék csapdába mágneses mező a föld. A nyugalmi állapotban a mágneses mező a Föld külső határát a légkör magasságban két. három sugara a Föld, és ha erős mágneses perturbáció-scheniyah emelkedett 20 Föld-sugár (Föld sugár a = 6370 km). Rádió hullámok hatása, főleg egy részét a légkör, a pro-mosható akár 1000 km.

Becslésekor terjedési feltételek Sec-lyayut atmoszférában három régióra: a troposzférában, ionoszféra és a sztratoszféra.

Troposzféra - az alsó régióban a légkör található, közvetlenül felette a földfelszín és kiterjesztése 10 km magasságban poláris 8. szélességi magasságokban a 10. 12km közepén szélességi és tengerszint feletti magasságig 16. 18km a trópusokon. A troposzférában, ez több, mint 4/5 a teljes légtömeg.

A sztratoszféra felett a troposzféra a magasból 50-60 km. Sztratoszféra és troposzférában hasonlók, áll semleges gáz részecskék, de különbözik a hőmérséklet-eloszlás törvény. Szerint a tulajdonságok, hogy közel van a sztratoszféra tulajdonságai szabad hely szigeteken.

Fent a sztratoszféra a felső határa a légkör, az ionoszféra eltér az alsó régióiban jelenlétében jelentős mennyiségű szabad hordozók - elektronok és ionok.

A kémiai összetétele a légkör. A molekulák és atomok kémiai alkotó elemek légköri gázt, megfelel egy bizonyos elektromos és mágneses szerkezete függ az elektromos és mágneses paramétereit a légkörbe. Jelentős hatást gyakorolnak a prevalenciája-nenie rádióhullámok vízpára található a troposzférában. Páratartalma gyorsan magassága és a felső határ tropo-gömb százszor kisebb, mint a Föld felszínén.

A kémiai összetétele a száraz levegő, amíg megközelítőleg egyforma magasságú 90 km miatt erőteljes keverés légáramlások által. Ezen belül Heights száraz légköri gáz főleg a nitrogén és az oxigén a molekuláris állapotban. Ha a magasság mintegy 60 km-felügyelő etsya némi növekedés az ózon (O3), amely megváltoztatja a hőmérsékleti feltételek területén a légkörbe. Feletti magasságnál 90 km az intézkedés alapján ultraibolya sugárzás disszociál molekulák; azok bontani atomok. Több mint 1000 km eredményeként diffúz időosztásos szerinti molekulatömegük gáz atmoszférában főleg

módon a semleges és ionizált hidrogénatom, azaz a legkönnyebb gáz.

légköri gáz hőmérsékletét. Hőmérséklet olyan intézkedés az átlagos kinetikus energiája a gáz és a részecske mozgás befolyásolja a elektron-szigetelő paraméterei. Különböző magasságban a légköri gáz hőmérséklet nagyban változik. A troposzférában, ami közel átlátszó napfény, az elsődleges forrása a hőenergia a gáz (levegő) elegyét a nap Föld felszínén. Azonnal gayuschie dagály-légtömeg a földfelszín megszerezni a magasabb hőmérséklet és emelkedik felfelé, a hideg levegő esik le, stb Így, a troposzférában melegszik felfelé és felhajtás-tic ott miatt egyenetlen fűtés egyedi adagok egy a Föld felszínén lefelé és felfelé a levegő áramlások turbulenciát kerek hangulat és keverése a levegő függőlegesen. A felső határt meghatározni, hogy a végén a troposzférában a hőmérséklet ejtési magasság. Átlagos függőleges hőmérséklet-gradiens 6 ° / km.

A sűrűsége a semleges részecskék, azaz a száma semleges részecskék Nn órás egységnyi térfogatú, függ a hőmérséklettől, a molekulatömege N, a gravitációs gyorsulás, amely változhat a magassággal.

Megoszlása töltött részecskék a ionoszféra. Az ionoszféra, azaz magasban felett 60 km 50., kivéve a semleges részecskék tartalmazott szabad töltött részecskék: elektronok, pozitív és negatív-negatív-ionok. Száma pozitív és negatív töltésű részecskék ugyanabban az órában, hogy az egész ionoszféra elektromosan semleges. Ta-Kie közegben nevezik plazmának, ezért ebben az esetben beszélhetünk a ionoszféra plazmában.

A legnagyobb hatással terjedési feltételek, kiderül, hogy vayut szabad elektronok, amelyek a legkisebb súlyú, és ebből következően-telno, tehetetlenség. A fő paraméterek a ionoszféra plazma Xia: elektron koncentráció (sűrűség) Ne (1 / m3) és egy hatékony óra-Tóth ütközések γef (1 / s) az elektronok és a nehéz részecskéket (pozitív ionok-és-gyulladásos molekulák és semleges atomok).

Szabad töltések jelennek meg a légkörben eredményeként az ionizációs folyamat, vagyis szétválasztása egy vagy több elektron a külső héj az atomok és molekulák miatt az energia a külső energiaforrás-nevekre. Ez etsya napsugárzás, mint elsődleges forrása a foton ionizációs gázok a légkörben. Összehasonlítás energia szükséges, hogy ionizálja, én, a fotonenergia mutatják, hogy képes fotoionizáció

termelnek csak ultraibolya és rövidebb hullámhosszú napsugárzás (λ -4) / T] (p + 4810e / T)

ahol p - gáznyomás mbar; e - abszolút nedvességtartalma a levegő, azaz a NYOMÁS-set vízgőz mbar; T - a hőmérséklet, K

A képlet mutatja, hogy a nagyobb a p és az e. Minél több εt. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy nagyobb p és e növeli a molekulák száma egységnyi térfogatra, és ennek következtében a polarizáció aktuális. Növelésével T növekszik gyorsítsák random hő a molekulák mozgása, megakadályozza rendezett elmozdulása kötött díjak, azaz a polarizációs áram csökken.

A relatív dielektromos állandója kapcsolódó troposzféra troposzférikus refrakció együttható NT kifejezést

Erős hatással vannak a törésmutatójú vízgőz. Mivel az érték az NT (és εt) alig különböznek az egyik a Föld felszínén, és a tartományban 1,00025. 1,00046, akkor működik ilyen értékek nem mindig kényelmes, így az egyszerűség kedvéért vezették index a törésmutatója a troposzférában, bemutatva naskol-a milliomod törésmutatója eltérő az egységet.

N = (N T - 1) × 1 0 6 = 77,6 (p + 4810e / T) / T

A számszerű értékek a törésmutatója az index az úgynevezett N - egységek. A Föld felszínén változik 260 Nm 460 N - egység. Függése mérete Nm h magasságú becsülik, hogy a gradiens-index törésmutatója a troposzférában DNT / dh.

Hasonló függést εt (h) a formája

εt (h) = 1 + 5,78 × 10 -4 exp (- 1,36 × 10 -4 H).

A gyakorlatban is használható a koncepció a függőleges gradiens a dielektromos állandója a troposzférában

A rádióhullámok terjedésének erősen befolyásolja helyileg inhomogenitása a dielektromos állandója a troposzférában.

Rakott inhomogenitás olyan képződmények, kiégés zontally méretei észrevehetően nagyobb, mint a függőleges. az egyik

a fő oka az előfordulásuk hőmérsékleti inverzió, és a jelenléte a felhők.

Intenzitás inhomogenitások rétegelt típusú, amely a becslések szerint a különbség a dielektromos állandója a rétegen belül a dielektromos állandója a környezet tól 10 -6 (5. 10) × 10 -5 és a rétegek száma a intenzitása növekvő magassága a föld felszínét Stu csökken. Méretek réteges inhomogenitások eltérőek. A rétegek vastagsága jellemzi értékek tíz-edik frakció

métertől több száz méter, és vízszintes ry lágyító változhat tíz méter több tíz kilométeres vagy annál több.

A turbulens jellegét szabálytalanságok egy hasonló méretű, minden irányban. Az alacsony viszkozitású mozgását a gömb ATMO-gáz szinte mindig viharos, hogy a szabálytalanságok az ilyen mindig létezik a troposzférában minden időjárási körülmények között.

A méretei a turbulens meghatározott eredetű inhomogenitások lyayutsya mérete (skála) elemi örvények és korlátozott méretűek több milliméter több tíz méter.

3.3. A elektromos tulajdonságait az ionoszféra

A dielektromos állandó és a vezetőképesség az ionoszféra. az

ionoszféra teljes indukált áram által a külső mező összegével egyenlő a három-Ing: szabad hely a előfeszítő áram és a konvekciós áram mozgása által okozott a szabad töltések hatására a mező, vagyis

J = jsmo + jk = i ε0 E + ént e. ahol e - átlagos sebessége megrendelt elektron mozgás, amelyet a következő egyenletből meghatározzuk a mozgás egy elektron, E feszültségű elektromos mező.

ahol e - a töltés egy elektron, ME - elektron tömeg, ε0 - Elektromos állandó értékű,

A képlet mutatja, hogy a konvekciós áram által gerjesztett hullám mező két összetevőből áll: a reaktív és proaktív. Reaktív komponens miatt a tehetetlensége az elektronok mögött területén fázis 90 ° -kal. Az aktív komponens-fázisban a területen, jelentése vezetési áram (JPR = IE) és az okozza a visszafordíthatatlan hőveszteség. a teljes áramsűrűség az ionoszféra egyenlő

Emlékezzünk, hogy egy veszteséges közegben teljes j áramsűrűség = i (ε0 eí σ / ) Összehasonlítva ezt a kifejezést az előzővel, megtalálja a relatív dielektromos állandója és vezetőképessége permittivitás eí v és ionoszféra:

Megfelelően magas frekvencián, ha  2 » 2 eff. azaz A HF és VHF kifejezések i i és egyszerűsített:

i 1-80,8 = Ne / f 2; i = 7,17 10 -10 Ne ef / f 2. S / m.
Tekintsük az alapvető tulajdonságait az ionoszféra származó félig chennyh i képleteket és képletek i. Formulákat ipokazyvayut, hogy a dielektromos állandója az ionoszféra:

- kevesebb, mint a dielektromos állandója szabad hely szigetek (i 3m);

- permittivitást vehet nulla zna-cheniya, ha a frekvencia az alkalmazott területen egyenlő  úgynevezett sajátperiódusa e ionoszféra plazmában.

Frekvencián  2 10 4 10 6
2. Vezetőképesség, karakter-generátor a felszívódás az ionoszféra, a kisebb, annál nagyobb a frekvencia (ha  »ef). Ez proish-dit, mert egyre gyakrabban mutatott tehetetlensége miatt az elektronok átlagos részecske sebessége csökken, és ezért csökken az energia az elektronokra, amelyek termelnek nagy részecskék upon ütközés. Gyakorlatilag csekély abszorpciót a ionoszféra frekvencián F> 100 MHz.

A Föld mágneses tere jelentősen megnehezíti bajusz-jellegű díjat mozgás ion-szférában, és vezet a változások a dielektromos állandó és vezetőképesség. Egy mozgó elektron a Föld mágneses mezeje ható Lorentz-erő, amely elektron körül forog a siló-O vonalak a mágneses mező, átalakítja röppályája a spin-vonal szektorokon. Fordulatszám az elektronok körül a mágneses erővonalak (hiányában a más területeken is), az e-sósav frekvencia giromagnit

n = e0 H3 / m és fH = e0 H3 / (2m), ahol E és M - elektron töltése és tömege-trón, illetve; MOD - intenzitása a geomágneses mező. Uchi-fiók, amely a közepes szélességi  MOD 40 A / m, a giromágneses frekvencia 1,4 MHz, azaz Ez fekszik a tartományban középhullámú ( = 214 m). Ezen a frekvencián nem tud dolgozni, mert lesz egy nagy felvételt. A Lorentz-erő függ közötti szög iránya a hullám terjedési vektor és a MOD.

Ez vezet az a tény, hogy a hullámok utazik képest különböző irányokba, hogy on-MOD, indukálnak különböző áramot, és így, di-elektromos állandó, és a vezetőképesség az ionoszféra függ a terjedési iránya. Így, az ionoszféra egy anizotrop közegben. Megjegyezzük, hogy hatása alatt a mágneses tér a Föld ionoszféra felmerülhet bizonyos sajátosságait anizotróp közegben. Például, van egy jelenség beállított kettőstörő, amikor az elektromágneses hullám etsya hasad két hullám - rendes és rendkívüli szaporítóanyag-schiesya mentén különböző pályák különböző sebességeken és egy keresés-vayuschie eltérő abszorpciós.

Helyi inhomogenitásokhoz az ionoszféra és a ionoszféra viharok. Jelentős hatással a működésére rádiónak eltérés elektro-tron koncentrációját rendszeres átlagot. Kétféle eltérések: ingadozások a középérték és hosszú ano-formális változás magukat átlagok. Ingadozások megfigyelt mindig kóros változások - kizárólag az úgynevezett ion-gömb perturbáció. A ingadozások az elektron sűrűsége miatt nem egyenletes-vayut gyorsan változó mikroszerkezete az ionoszféra. Az ionoszféra képviseli, mint a klaszter a helyi szervezeteket mérhető farag és időben mozgó térben. Belül az elektron koncentráció szabálytalanságok ez eltér az átlagos, a szakterületen ionoszféra.

Scale inhomogenitása vízszintes méretek ml néhány száz méterre vannak kialakítva folyamatok turbo lence és a diffúzió. intenzitása inhomogenitások határoztuk rms aránya különbség e con központosítás a heterogenitást, hogy az átlagos. 80. A magassága 400 km intenzitásának kisüzemi inhomogenitások a becslések szerint körülbelül 10 -2.

Nagyszabású inhomogenitása vízszintes méretek ml tíz vagy több száz kilométerre termelődnek eredményeként rezgési folyamat az ionoszféra és a képződés ellipszoid formájú előnyös orientáció mentén erővonalak a Föld mágneses terét.

Hosszú távú átlagok kóros változásai az elektronsűrűség megfigyelt 1 óra vagy több, az úgynevezett ion-Sphere vihar vagy zavarok. A legfontosabb munkája rádió ionoszféra zavar nem korpuszkuláris jellegű. On-emlékezni, hogy részecskéken termelnek ionizáció a légköri gáz. Perturbációk fordulhat elő, ha a Föld légkörébe belép a ház-molekuláris-áramlás kibocsátott aktív területek a Sun perturbált. Részecskéken érné el a területet a mágneses tér a Föld és a színesfém-töltésű részecskék elkezdenek mozogni csigavonalban körül a mágneses erővonalak, és arra irányul, hogy a sarkvidékek. Korpuszkuláris patakok nemcsak az ionoszféra, hanem a mágneses viharok, így gyakran beszélnek mágneses ionoszféra zavarok. Megboszankodék-kabin függően különbözőképpen szélességi a megfigyelési pont.

Perturbáció korpuszkuláris eredetű közepes és alacsony szélességi jellemzi rendellenes változás a elektron koncentrációban bepárlás elsősorban a területén F. Csak időszakokban nagyon erős viharok WHO zavarások elérni az alsó réteg az ionoszféra.

A közepes szélességeken tipikus úgynevezett negatív helyezése-perturbáció, amelynél az elektron koncentráció réteget csökken 30 40%. Ha vihar a sima változása az elektronsűrűség az F2 réteg kiszabott messzemenő heterogenitása.

Perturbációk korpuszkuláris eredetű a poláris szélességi jellemzi változás ionizációt az ionoszféra rétegek beleértve D réteg A rendellenes növekedése az ionizációs ezen réteg megnöveli a fajlagos vezetőképességét az ionoszféra, és így, az abszorpciós a rádióhullámok. A gyűrű alakú hajnali zónát egyidejűleg a változás a D-Állandó réteg figyelhető zavarások réteg F2, amely abban nyilvánul meg egy-fényviszonyok részét a zóna formájában jelentős csökkentése Nemah. és árnyékos távú - jelentős növekedése miatt szórványos Nemah Obra-mations.

Perturbációk hullám eredetű jelennek meg erőteljes növekedése az ionizációs D réteg eredményeként egy erős X-ray Radia-cheniya amelynek forrása Kromoszféra napkitörés. Zavarai az ilyen típusú, majd éles növekedése az abszorpciós-TION (Delinzhera hatás) hirtelen jelentkeznek és az utolsó több E csicseriborsó, hogy 1. 2 órán át. Ezek általában lefedi a teljes megvilágított részén a világon, vannak elosztva különböző intenzitással a földrajzi szélességtől függően.

előző ◈ a következő