F-регион

Слой в ионосфере

Область F ионосферы является домом для слоя ионизации F, также называемого слоем Эпплтона-Барнетта , в честь английского физика Эдварда Эпплтона и новозеландского физика и метеоролога Майлза Барнетта . Как и в других секторах ионосферы, «слой» подразумевает концентрацию плазмы , в то время как «регион» — это объем, который содержит указанный слой. Область F содержит ионизированные газы на высоте около 150–800 км (от 100 до 500 миль) над уровнем моря, помещая ее в термосферу Земли , горячую область в верхней атмосфере , а также в гетеросферу , где химический состав меняется с высотой. Вообще говоря, область F имеет самую высокую концентрацию свободных электронов и ионов в любой точке атмосферы. Ее можно рассматривать как состоящую из двух слоев, слоев F1 и F2.

F-область расположена непосредственно над E-областью (ранее слой Кеннелли-Хевисайда) и под протоносферой . Она действует как надежный отражатель HF-радиосигналов, поскольку не подвержена влиянию атмосферных условий, хотя ее ионный состав меняется в зависимости от цикла солнечной активности. Она отражает нормально падающие частоты на уровне или ниже критической частоты (приблизительно 10 МГц) и частично поглощает волны более высокой частоты.

Слои F1 и F2

Слой F1 является нижним сектором слоя F и существует примерно от 150 до 220 км (от 100 до 140 миль) над поверхностью Земли и только в дневные часы. Он состоит из смеси молекулярных ионов O ₂ ⁺ и NO ⁺ и атомарных ионов O ⁺ . ^[1] Выше области F1 атомарный кислород становится доминирующим компонентом, поскольку более легкие частицы имеют тенденцию занимать более высокие высоты над турбопаузой (на высоте ~90 км, 56 миль). Этот атомарный кислород обеспечивает атомарные ионы O ⁺ , которые составляют слой F2. Слой F1 имеет приблизительно 5 × 10 ⁵ e/см ³ (свободных электронов на кубический сантиметр) в полдень и при минимальной активности солнечных пятен и увеличивается примерно до 2 × 10 ⁶ e/см ³ во время максимальной активности солнечных пятен. Плотность падает до менее 10 ⁴ e/см ³ ночью.

• Ночью слой F ₁ сливается со слоем F _{2 .}
• Хотя его характеристики довольно постоянны, он не наблюдается везде и не во все дни. Основным отражающим слоем летом для путей от 2000 до 3500 км (от 1200 до 2200 миль) является слой F _1. Однако это зависит от частоты распространяющегося сигнала. Плотность электронов слоя E и результирующая МПЧ, максимальная используемая частота , в периоды высокой солнечной активности могут преломляться и, таким образом, блокировать сигналы до 15 МГц от достижения областей F1 и F2, в результате чего расстояния становятся намного короче возможных при рефракции из областей F1 и F2. Но сигналы с чрезвычайно низким углом излучения (ниже примерно 6 градусов) могут достигать расстояний 3000 км (1900 миль) через рефракции области E. ^[2]
• Слой F ₂ существует на высоте от 220 до 800 км (от 140 до 500 миль) над поверхностью Земли. Слой F ₂ является основным отражающим слоем для КВ радиосвязи как днем, так и ночью. Ограниченное горизонтом расстояние для односкачкового распространения F 2 _обычно составляет около 4000 км (2500 миль). Слой F ₂ имеет около 10 ⁶ эл/см ³ . Однако изменения обычно большие, нерегулярные и особенно выражены во время магнитных бурь. Поведение слоя F определяется сложными термосферными ветрами.

Использование в радиосвязи

Критические частоты слоя F2 _— это частоты, которые не проходят через слой F2 _. [ ^{3] [4]} В редких атмосферных условиях может происходить распространение F2 , в результате чего сигналы телевидения VHF и радиосигналы FM принимаются на больших расстояниях, значительно превышающих обычную зону приема в 40–100 миль (64–161  км ).

Ссылки

1. Камидэ, Йосуке; Чиан, Абрахам К.-Л. (2007). Справочник по солнечно-земной среде . Берлин: Springer. стр. 199. ISBN 978-3-540-46315-3.
2. Адриан Вайс, Ионосферное распространение, линии передачи и антенны для QRP DXer , Milliwatt QRP Books, 2011, стр. 1–16, с 1–22 по 1–24.
3. "Карта критических частот слоя F2 в режиме, близком к реальному времени". spacew.com. Архивировано из оригинала 2014-06-28 . Получено 2014-12-07 .
4. Ратледж, Д. (1999). Электроника радио. Издательство Кембриджского университета . С. 2–237. ISBN 9780521646451. Получено 2014-12-07 .

•  В этой статье использованы материалы из Федерального стандарта 1037C. Администрация общих служб . Архивировано из оригинала 2022-01-22.