F-spridning

F-spridning är ett jonosfäriskt fenomen, som består i det faktum att radiosignalen , som reflekteras från regionen F i jonosfären på grund av dess inhomogeniteter, blir diffus, det vill säga den förlorar sin strikt definierade struktur. F-spridning (F-spridning, diffusitet [1] ) kan också hittas i litteraturen under följande namn [2] [1] :

diffusa reflektioner;
flera reflektioner;
multipletter;
spridda reflektioner.

F-spridningsidentifiering

Definition av F-spridning

F-spridning (F-spridning) är ett fenomen som tolkas som spridning av radiosignaler. Detta fenomen observeras vanligtvis under pulserande vertikal sondering av jordens jonosfär. F-spridning är att den reflekterade signalen förlorar sin ursprungliga struktur [3] [4] :

signalfrekvensen är utsmetad (diffus) jämfört med sonderingspulsen och sträcker sig till frekvenser över den kritiska;
varaktigheten av signalen är mycket längre än den för sonderingspulsen.

F-spridning (F-spridning) kallas så för att den vanligtvis observeras när en radiosignal reflekteras från jonosfärens F-region , men spridda reflektioner kan observeras från jonosfärens alla lager [5] .

Konceptet med F-spridning är inte en fysisk mekanism som orsakar fenomenet F-spridning, det är uppkomsten av en specifik oskärpa på jonogram . Därför är definitionen av F-spridning inte rigorös, inte matematiskt korrekt [5] [4] .

Vanligtvis, under F-spridning, uppträder många multipletter, eller medföljande reflektioner , på jonogram , nära huvudreflektionen från F-lagret och inte tillräckligt åtskilda från den [5] [6] .

Manifestationen av F-spridning på jonogram är mycket varierande [5] [4] :

efter frekvens:

F- scatter täcker nästan hela ljudfrekvensområdet ;
F-spridning visas bara nära den kritiska frekvensen ;
F-spridning är vid den lågfrekventa änden av reflektionsspåret ;

i intensitet, när graden av spridning varierar mycket:

knappt märkbar grad av F-spridning;
den högsta graden av spridning är sammanslagning av de vanliga och extraordinära komponenterna i F-spridningen.

Förekomsten av F-spridning är lätt att bestämma [7] [6] :

från vanliga vertikalt klingande jonogram;
från tabeller med timparametervärden med internationella beteckningar :

$f_{0}{\rm {F2))$ är den kritiska frekvensen för det joniserade skiktet F2 (maximivärdet för plasmafrekvensen för den vanliga vågkomponenten);
${\rm {M(3000)F2))$ är utbredningskoefficienten (där , är den maximala tillämpliga frekvensen för signalen som reflekteras från jonosfären och faller in på marken på ett avstånd av 3000 km från strålningskällan); ${\rm {M(3000)F2}}={\frac {{\mbox{MUF}}_{3000}}{f_{0}{\rm {F2}}}}$ ${\mbox{MUF}}_{3000}$
$h'{\rm {F}}$ är den effektiva höjden av det joniserade skiktet F (den minsta skenbara reflektionshöjden),

där närvaron av spridda reflektioner av vilken intensitet som helst indikeras av symbolen F.

F-spridningsklassificering

1. Den allmänna klassificeringen delar in F-spridningen i tre stora grupper enligt latituden enligt observationsstationens geomagnetiska latitud [5] [4] :

låg latitud (ekvatorial) F-spridning - under 20° geomagnetisk latitud;
F-spridning på mitten av latituden - från 20° till 60° geomagnetisk latitud;
hög latitud (polär) F-spridning - över 60° geomagnetisk latitud.

2. Den allmänna klassificeringen av F-spridning är otillfredsställande, eftersom jonogram erhållna i ekvatorialområden är mycket lika jonogram som registrerats vid polära stationer. Därför används ofta höjd - frekvensklassificeringen [5] [6] :

med F-spridning på hög höjd är jonogrammet diffust vid låga frekvenser på grund av ytterligare reflektioner, som ett resultat:

svårt att avläsa den skenbara höjden ;
kritiska frekvenser är lätta att bestämma;

med frekvens F-spridning är jonogrammet diffust vid kritiska frekvenser, som ett resultat:

svårt att läsa den skenbara höjden;
det är svårt eller omöjligt att fastställa de kritiska frekvenserna.

Båda typerna av F-spridning kan observeras samtidigt. Vanligtvis identifierad [5] [6] :

höghöjd F-spridning med ekvatorial;
frekvens F-spridning med mellanlatitud och polär.

3. Följande tre klassificeringar är resultatet av en detaljerad diskussion av F-spridningen. Den vanligaste klassificeringen är efter spridningsgraden . som bestäms av ett speciellt index på en fyrgradig skala eller enligt tabeller , eller direkt från ett jonogram [7] [8] : $f_{0}{\rm {F2))$

0 - fullständig frånvaro av spridning;
1 - mycket svag spridning, den kritiska frekvensen för F2-skiktet är lätt att bestämma;
2 - ganska betydande spridning, definitionen av kritiska frekvenser är tveksam, i tabellerna är symbolen placerad framför värdet ; $f_{0}{\rm {F2))$ ${\rm {U}}$
3 - mycket stark spridning, den kritiska frekvensen för F2-skiktet bestäms inte, de vanliga och extraordinära komponenterna smälter samman.

4. När man studerar ekvatorial F-spridning används en tiogradig skala, vars index beror på höghöjdsområdet för spridning vid låga frekvenser [9] [10] :

0 — räckvidd för spridningshöjder upp till 6 km;
10 - räckvidd för spridningshöjder 10-250 km och mer.

5. När man studerar polär F-spridning urskiljs fem huvudtyper av spridning , som var och en inkluderar ett antal fall [11] [10] :

$\alfa$ - spridd typ;
$\beta$ - gaffeltyp ;
$\gamma$ - sporretyp (karakteriserar frekvensspridning);
$\delta$ — Typ av spridning i höjdled.
$\epsilon$ — molnlager F.

Mekanismer för bildandet av inhomogeniteter som leder till F-spridning

Ekvatorial jonosfär

Betydande framsteg när det gäller att klarlägga orsakerna till F-spridning bestäms av dynamiken i Rayleigh-Taylors instabilitet , vilket förklarar [12] :

experimentellt bekräftat spektralt beroende av formen för intensiva inhomogeniteter, där är Boltzmann-konstanten ; ${\displaystyle {\frac {1}{k^{2))))$ $k$
uppkomsten av inhomogeniteter med särskilt små storlekar , där är skalan (karakteristisk storlek) av inhomogeniteten över det geomagnetiska fältet . ${\displaystyle l_{\perp ))$ ${\displaystyle l_{\perp ))$

Standardteorin om bildandet av en initial inhomogenitet vid basen av regionen F med efterföljande spridning av inhomogeniteten till alla höjder av regionen F förklaras av mekanismen för utveckling av Rayleigh-Taylor-instabiliteten. Den initiala agentens roll kan spelas av interna gravitationsvågor , vilket kan förklara sambandet mellan den inhomogena strukturen i F-regionen och rörelsen av neutral gas på lägre höjder, till exempel vid turbopausnivån [12] .

Rayleigh-Taylors instabilitet tillåter [12] :

att förklara uppkomsten av medelstora ekvatoriska plasmabubblor (regioner med plasmautarmning); ${\displaystyle l_{\perp ))$
bygga mycket enkla modeller av deras beteende;
förklara och modellera en uppsättning småskaliga inhomogeniteter. ${\displaystyle l_{\perp ))$

Jonosfär på mitten av latitud

På medelbreddgrader fungerar i princip samma fysiska mekanismer som i den ekvatoriala jonosfären. Men det är svårare att modellera instabiliteter teoretiskt och numeriskt [12] :

förekomsten och intensiteten av F-spridning på mitten av latitud är lägre än den för ekvatorial;
det är svårare än vid ekvatorn att förklara förekomsten av inhomogeniteter.

Polär jonosfär

I norrskensregionen F är förekomsten av F- spridning associerad med gradientdriftinstabilitet , eftersom horisontella plasmakoncentrationsgradienter spelar en betydande roll i utvecklingen av instabiliteter. Den höga observerbarheten av F-spridning på polära breddgrader är teoretiskt förklarlig [12] .

Anteckningar

↑ 1 2 Brunelli B. E., Namgaladze V. V. Physics of the ionosphere, 1988 , sid. 97-98.
↑ Explanatory Dictionary of Radiophysics , 1993 , sid. 5.
↑ Fenomenet F-spridning i jonosfären, 1984 , sid. 5.
↑ 1 2 3 4 Jonosfäriska processer, 1968 , sid. 322.
↑ 1 2 3 4 5 6 7 Fenomenet F-spridning i jonosfären, 1984 , sid. 6.
↑ 1 2 3 4 Jonosfäriska processer, 1968 , sid. 323.
↑ 1 2 Fenomenet F-spridning i jonosfären, 1984 , sid. 7.
↑ Ionospheric processes, 1968 , sid. 324.
↑ Fenomenet F-spridning i jonosfären, 1984 , sid. 7-8.
↑ 1 2 Jonosfäriska processer, 1968 , sid. 325.
↑ Fenomenet F-spridning i jonosfären, 1984 , sid. åtta.
↑ 1 2 3 4 5 Fenomenet F-spridning i jonosfären, 1984 , sid. 125.

Litteratur

Bryunelli B. E. , Namgaladze V. V. Jonosfärens fysik / Ed. ed. G. S. Ivanov-Kholodny, M. I. Pudovkin . M.: Nauka, 1988. 527 s., ill. ISBN 5-02-000716-1 .
Gershman B. N. , Kazimirovskiy E. S. , Kokourov V. D., Chernobrovkina N. A. Fenomenet F-spridning i jonosfären / Ed. ed. motsvarande medlem Vetenskapsakademin för TSSR N. M. Erofeev. Recensenter V. M. Polyakov , L. A. Shchepkin. M.: Nauka, 1984. 141 sid. Il. 65, tab. 2. Bibliografi. 383 titlar
Polyakov V. M. , Shchepkin L. A., Kazimirovskiy E. S. , Kokourov V. D. Jonosfäriska processer / Ed. ed. V. E. Stepanov . Novosibirsk: Nauka, 1968. 536 s., ill.
Explanatory Dictionary of Radiophysics . Grundläggande termer (med motsvarigheter på engelska) / Chef för författargruppen, Dr. Philol. Sciences A. S. Gerd . M.: Rus. yaz., 1993. 358 sid. ISBN 5-200-01662-7 .

Jordens atmosfär
Atmosfärens struktur	planetariskt gränsskikt Troposfär tropopaus Stratosfär Ozonskikt Stratopaus Jonosfär Mesosfären mesopaus Karman Line Termosfär Termopaus Turbopaus exobase Exosfär
se även	Luft Atmosfär standard atmosfär Atmosfärsfysik Meteorologi Klimatologi Telluriska linjer