Ионосфера и радиоволны

Ионосфераи распространение радиоволн.Уверенныйпри м дальних вещательных станций зависит как от времени года, так и отсолнечной активности. Дело в том, что солнечная активность существенно влияетна состояние ионосферы - оболочки Земли, состоящей из разряженного иионизированного газа. Эта оболочка простирается на 1000 и более километров отповерхности Земли, но для коротких волн существенной является та е часть,которая расположена на высоте от 50 до 400

км. Радиоволны КВ радиостанция так же, как и свет,распространяются прямолинейно. Но они могут преодолевать многие тысячикилометров, огибая земной шар громадными скачками от нескольких сотен до 3000км и более, отражаясь попеременно от слоя ионизированного газа и от поверхностиЗемли или от воды. Ещ в 20-х годах нашего столетия считалось,что радиоволны короче 200 м вообще не пригодны для дальней связи из-за сильногопоглощения. И, вот когда были проведены первые эксперименты по дальне при

мукоротких волн через Атлантику между Европой и Америкой, английский физик ОливерХэвисайд и американский инженер-электрик Артур Кеннели независимо друг от другапредположили, что где-то вокруг Земли существует ионизированный слой атмосферы,способный отражать радиоволны. Этот слой получил название Хэвисайда-Кеннели,или ионосферы.

По современным представлениям ионосферасостоит из отрицательно заряженных свободных электронов и положительнозаряженных ионов, в основном молекулярного кислорода O и окиси азота NO . Ионыи электроны образуются в результате ионизации, которая заключается в отрывеэлектрона от нейтральной молекулы газа. А для того, чтобы оторвать электрон,необходимо затратить некоторую энергию - энергию ионизации, основным источникомкоторой для ионосферы является

Солнце, точнее его ультрафиолетовое,рентгеновское и корпускулярное излучения. Пока газовая оболочка Земли освещена Солнцем,в ней непрерывно образуются вс новые и новые электроны, но одновременно частьэлектронов, сталкиваясь с ионами, вновь образует нейтральные частицы - атомы имолекулы. После захода Солнца образование новых электронов почти прекращается ичисло свободных электронов начинает убывать. Вообще, чем больше свободных электроновв ионосфере, тем лучше от не отражаются волны высокой

частоты. А еслиэлектронов мало, то дальнее прохождение наблюдается только на низкочастотных КВдиапазонах. Вот почему ночью, как правило, возможен при м дальних станций лишьв диапазонах 75, 49, 41 и 31 м. Электроны распределены в ионосференеравномерно. На высоте от 50 до 400 км имеется несколько сло в или областейповышенной концентрации электронов. Эти области плавно переходят одна в другуюи по-разному влияют на распространение радиоволн

КВ диапазона. Самая верхняя область, кстати, самая плотная,получила название области F. Она расположена на высоте более 150 км надповерхностью Земли и играет основную отражательную роль при дальнемраспространении радиоволн высокочастотных КВ диапазонов. Иногда в летние месяцыобласть F распадается на два слоя - F1 и F2. Слой F1 может занимать высоты от200 до 250 км, а слой

F2 как бы плавает в интервале высот 300 400 км.Обычно слой F2 ионизирован значительно сильнее слоя F1. Ночью слой F1 исчезает,а слой F2 оста тся, медленно теряя до 60 своей ионизации. Ниже области F на высотах от 90 до 150 кмрасположена область E, ионизация которой происходит под воздействием мягкогорентгеновского излучения

Солнца. Обычно степень ионизации области E ниже, чемобласти F. Однако дн м при м станций низкочастотных КВ диапазонов 31 и 25 мпроисходит при отражении сигналов от области E. Обычно это станции,расположенные на расстоянии 1000 1500 км. Ночью в области E ионизация резкоуменьшается, но и в это время она продолжает играть заметную роль в при месигналов станций диапазонов 41, 49 и 75 м.

Большой интерес для при ма сигналоввысокочастотных КВ диапазонов 16, 13 и 11 м представляют образующиеся в областиE прослойки точнее облака сильно повышенной ионизации. Площадь этих облаковможет изменяться от единиц до сотен квадратных километров. Этот слой повышеннойионизации получил название - спорадический слой E и обозначается Es. Облака Esмогут перемещаться в ионосфере под воздействием ветра и достигать скорости

до250 км час. Летом в средних широтах в дневное время происхождение радиоволн засч т облаков Es за месяц бывает 15 20 дней. В районе экватора онприсутствует почти всегда, а в высоких широтах обычно появляется ночью. В годынизкой солнечной активности, когда нет прохождения на высокочастотный КВдиапазонах, иногда, как подарок, на диапазонах 16, 13 и 11 м с хорошейгромкостью вдруг появляются дальние станции, сигналы которых многократноотразились от

Es. Самая нижняя область ионосферы - область Dрасположена на высотах между 50 и 90 км. Здесь сравнительно мало свободныхэлектронов. От области D хорошо отражаются длинные и средние волны, а вотсигналы станций низкочастотный КВ диапазонов сильно поглощаются. Это дн м, апосле захода Солнца ионизация очень быстро исчезает и появляется возможностьпринимать дальние станции в диапазонах 41, 49

и 75 м, сигналы которыхотражаются от сло в F2 и E. Из изложенного выше стала понятна рольотдельных сло в ионосферы а распространении сигналов КВ радиостанций.Необходимо добавить, что если сигнал отразился от слоя E или Es , то скачокне превышает 2000 км, а от слоя F точнее F2 - 4000 км. Скачков может бытьнесколько, и тогда к вашему радиопри мнику приходят сигналы

от вещательныхстанций, отстоящих на тысячи километров. На дневной стороне Земли такой сигналдовольно сольно ослабляется при многократном прохождении через область D. Заодин скачок это случается дважды. Чем ниже частота, тем это ослаблениезаметнее. Но это единственный путь волны в ионосфере попути от передатчика к вашему при мнику. Иногда создаются такие условия, прикоторых волна, отразившаяся от слоя

F2, не возвращается обратно к Земле, араспространяется, отражаясь попеременно от сло в E Es и F2. Волна как быпопала в ионосферный волновод и проходит многие тысячи километров приотносительно малом ослабление. А вот подходящие условия для выхода волны изэтого волновода обычно образуются в месте при ма при восходе или заходе Солнца.Обычно это да т возможность принимать станции, расположенные на противоположныйточке земного шара. Это явление наиболее явно выражено на низкочастотных

КВдиапазонах. Продолжительность такого приема в диапазоне 75 м может быть околочаса. При переходе на более коротковолновые диапазоны это время сокращается. В это статье при описании ионосферы ираспространении в ней сигналов КВ станций совершенно не учитывались циклысолнечной активности и возмущения в ионосфере, связанные с живым Солнцем.РадиоволныКВ радиостанций могут преодолевать многие тысячи километров, огибая земной шаргромадными

скачками, отражаясь попеременно от различных областей ионосферы и отповерхности Земли. Радиоволны разной частоты от передатчика впункте A попадают в пункт B, где расположен при мник. Волна m делает дваскачка, дважды отразившаяся от области F и от Земли в пункте Б. Волна n делаетте же два скачка, но отражается от области E. А вот волна K попала и волноводмежду областями F и

E. Конечно, здесь изображена идеальная картинараспространения радиоволн. В реальных условиях вс значительно сложнее.