Islom karimov nomidagi toshkent davlat texnika universiteti elektrodinamika va radioto

2.Ionosferada radioto‘lqinlarning sinishi va akslanishi
Ionizatsiyalangan qatlamdan akslanish shartlari. Shu paytgacha ionizatsiyalangan birjinsli gazda radioto‘lqinlar tarqalishining turli usullari ko‘rib chiqildi. Real ionosfera aslida ionizatsiyalashgan birjinsli bo‘lmagan gazdan tashkil topgan. Ionosferaning birjinsli bo‘lmaganligi radioto‘lqinlarning unda to‘g‘ri chiziqli emas, balki egri chiziqli trayektoriya bo‘yicha tarqalida ko‘rish mumkin. Bizga ma’lum sharoitlarda, radioto‘lqinlar ionosferadan to‘liq akslangan holda yerga qaytadi.

Avval radioto‘lqinlarning “yassi ionosferada” tarqalish holatini ko‘rib chiqamiz. Yassi ionosfera - bu elektron konsentratsiyalarning bir xil qiymatli sirtlari o‘zaro parallel bo‘lgan tekislikni hosil qiluvchi ionizatsiyalangan gaz holatidir (14.2-rasm).

14.2-rasm. Qatlamli yassi ionosferada radioto‘lqinlarning sinishi

Bundan tashqari, biz, ionosferani avvaliga elektron konsentratsiyalari teng bo‘lgan yupqa yassi qatlamlardan tashkil topgan deb qabul qilamiz. Birinchi qatlamning elektron konsentratsiyasini N_e1 orqali va shu taqlid qolgan qatlamlarning elektron konsentratsiyalarini ham belgilab olamiz. Bunda, N_e1 < N_e2 < N_e3 < ... en tenglik bajariladi deb hisoblaymiz. Faraz qilaylik, ionizatsiyalashmagan havo qatlamidan yassi ionosferaning eng quyi qatlamiga f chastotali nur φ burchak ostida tushmoqda (14.2-rasm). Sinish koeffitsiyenti ifodasiga asoslangan xolda,

(14.1)

1  n_i1  n_i2  n_i3 … n_in  n_in+1 shartni yozish mumkin. Har bir chegaraga sinuslar qonuni qo‘llangan xolda, n_i0sinφ₀= n_i1sin₁; n_i1sinφ₁=n_i2sin₂ yoki n_i0sinφ₀ = n_i1sinφ₁ =n_i2sinφ₂ =…= n_{i n}sinφ_n shartni hosil kilamiz.

Yetarli miqdordagi sinishlar sonidan keyin h_aks balandlikdagi n-qatlamda tushish burchagi 90⁰ ga juda ham yaqinlashishi mumkin. Faraz qilaylik, φ_n≈90⁰ bo‘lgan va chetdagi hadlarning tengligi saqlangan holda

sinφ₀ = n_i yoki yoki , , ga ega bo‘lamiz. Bu yerda f = f_kpsecφ₀ - sekans qonuni; φ₀ – ionosfera qatlamiga to‘lqinning tushish burchagi.

Trayektoriya eng yuqorisida to‘lqin frontining qayrilish (refraksiya) xodisasi to‘liq ichki akslanish (TIA) sharti tufayli yuzaga keladi. Ta’kidlash joizki, to‘liq akslanish hodisasi yuzaga kelishi uchun to‘lqin optik jihatdan ancha zich bo‘lgan muhitdan optik zichligi kichik bo‘lgan muhitga kritik burchakdan katta qiymatda tushishi kerak. TIA uchun qo‘shimcha shartlari quyidagilar:

1. 
   Radioto‘lqin trayektoriyasining egrilik radiusi a+h_aks dan kam bo‘lishi kerak;
   
2. 
   Radioto‘lqinning qayrilish (refraksiyalanish) nuqtasida dN_e/dh ning qiymati kritik qiymatdan yuqori bo‘lishi kerak.
   

Hisoblashlar shuni ko‘rsatadiki, ikkinchi sharti deyarli doimo avtomatik ravishda bajariladi va bu holatda sekans qonuni shartining bajarilish asosiy ahamiyat kasb etadi.

Qo‘shimcha shartning amaliy mohiyati quyidagicha: akslanish nuqtasida elektron konsentratsiyasi albatta ortib borishi kerak. Radioto‘lqin hech qachon elektron konsentratsiyasi maksimal bo‘lgan qatlamdan, hamda balandlik ortishi bilan elektron konsentratsiyasi qiymati kamayib boruvchi qatlamdan akslanmaydi.

Kritik chastota deb, nurni vertikal holatda ionosferaga yo‘naltirilganda ushbu qatlamdan akslanadigan eng maksimal radioto‘lqin chastotasiga aytiladi. Refraksiya faqatgina - radioto‘lqinning chastotasi f_kr dan kichik bo‘lgan holdagina mavjud bo‘ladi. Agar bu shart bajarilmasa, to‘lqinlar ionosferadan akslanmaydi va undan o‘tib ketadi.

Ionosferadan vertikal yo‘naltirilgan nurlarning akslanishi. Yuqorida aytib o‘tganimizdek, ionosferaga vertikal tushayotgan radioto‘lqinlar faqatgina ularning chastotasi kritik qiymatdan kichik bo‘lgandagina akslanadi. Haqiqatdan, hisob formulalarida φ₀=0 shart bajarilgan holatda n_i=0 va ε_i =0 ekanligini ko‘rish mumkin. Shunday qilib, aytish mumkinki, vertikal yo‘naltirilgan nur faqatgina nisbiy dielektrik singdiruvchanlik nolga teng bo‘lgan ionosfera qatlamidan akslanadi.

Balandlik ortishi bilan elektron konsentratsiyaning ortib borishini inobatga olgan holda, xulosa qilish mumkinki, bu balandliklarda nisbiy dielektrik singdiruvchanlik manfiy qiymatga ega bo‘ladi, sinish koeffitsiyenti n_i esa mavhum qiymatga aylanadi. Shuni alohida ta’kidlash jozki, n_i hech qachon nolga teng bo‘lmaydi.