Islom karimov nomidagi toshkent davlat texnika universiteti elektrodinamika va radioto

3. Ionosferada tarqalayotgan radioto‘lqinlarga yer magnit maydonining ta’siri

Yer sharining doimiy magnit maydoni yo‘nalishi bo‘ylab radioto‘lqinlarning tarqalishi. Elektromagnit to‘lqin yo‘qligida, ionosferada, elektronlar doimiy magnit maydoni yo‘nalishiga perpendikulyar tekislikda aylanma harakatlanadi. Radioto‘lqinlarning tarqalishi vaqtida sodir bo‘layotgan jarayonlarni ko‘rib chiqishda chiziqli qutblangan to‘lqinni ikkita qarama-qarshi yo‘nalishli aylanali qutblangan to‘lqinlar misolida ko‘rib chiqish afzal (14.3-rasm).

Soat strelkasi bo‘ylab (o‘ngga) harakatlanuvchi E vektori uchun to‘lqin tashkil etuvchilari quyidagi ko‘rinishda yoziladi: E_x1 = E/2, E_u1 = -iE/2, chapga aylanuvchi qutblanish turida esa ifodalar E_x11 = E/2, E_y11 = + iE/2 ko‘rinishga ega bo‘ladi.

Agar natijani tekshirish uchun to‘lqin tashkil etuvchilarini x va y o‘qlari bo‘ylab joylashtirilsa, u holda E vektorining x o‘qi bo‘ylab hosil bo‘lishini ko‘rishimiz mumkin.

14.3-rasm. Radioto‘lqinlarning yerning doimiy magnit maydoni yo‘nalishida tarqalishi

E_I vektori va doimiy magnit maydonida joylashgan elektronning harakatlanish yo‘nalishlari bir xil. Elektronning doimiy magnit maydoni va to‘lqin ta’siri natijasida yuzaga keladigan siljishlari doimo qo‘shiladi va elektron to‘lqin ta’sirida odatiy holdagiga ko‘ra kattaroq masofaga siljiydi. E_II to‘lqin esa elektronni uning doimiy maydondagi siljishga qarama-qarshi yo‘nalishda siljitadi va umumiy siljish masofasi ikkala ta’sirning ayirmasiga teng bo‘ladi. Bundan kelib chiqadiki, elektronning E₁ va E₁₁ maydonlar ta’siridagi siljish yo‘nalishlari bir biridan farqlidir.

Ionlashgan gaz chap va o‘ngga aylanuvchi qutblanishda turli darajada qutblanadi. Qutblanish darajasi muhitning dielektrik singdiruvchanligiga bog’liq ekanligini e’tiborga oladigan bo‘lsak, ushbu muhitning ε parametrlari qutblanish turiga bog‘liq ravishda o‘zgarishini anglashimiz mumkin.

Shunday qilib, agar to‘lqin doimiy magnit maydoni yo‘nalishida tarqalsa, chiziqli qutblangan to‘lqin ikkita qarama-qarshi harakatlanuvchi aylanali qutblangan to‘lqinga ajraladi. Yuqorida aytilganidek, bu holda muhitning dielektrik singdiruvchanligi ikki aylanali qutblangan to‘lqinlar uchun har xil qiymatga ega bo‘ladi. Natijada, bu to‘lqinlar turli faza tezliklariga ega bo‘ladilir. Bundan tashqari, doimiy magnit maydoni yo‘nalishida tarqalayotgan to‘lqinlarning qutblanish tekisligi buriladi. To‘lqinning E₁ va E₁₁ tashkil etuvchilari bir biridan aylanish yo‘nalishi bo‘yicha farq qilganligi sababli, ular doimiy magnit maydoni ta’sirida turlicha yutilishlarga uchraydi. Bu esa natijaviy to‘lqinning eliptik qutblanishga ega bo‘lishiga olib keladi. To‘lqin tarqalish jarayonida ellipsni katta o‘qi buriladi va endi o‘sha tashkil etuvchisi ko‘proq yutila boshlaydi. Natijada, ellips kengayadi. Ushbu jarayon natijasida elliptik qutblanish aylanaliga o‘zgarishi mumkin.

Radioto‘lqinlarning yer sharining doimiy magnit maydoni yo‘nalishiga perpendikulyar yo‘nalishda tarqalishi. To‘lqinni z o‘qi bo‘yicha tarqalmoqda, magnit maydonini esa y o‘qining manfiy qiymatlari sohasi tomon yo‘nalgan deb tasavvur qilaylik. Bu holatda E vektori xoy tekisligida yotadi va magnit maydoniga perpendikulyar yo‘nalgan E_X, hamda magnit maydoni yo‘nalish bilan mos keluvchi E_y tashkil etuvchisiga egadir (14.4-rasm).

14.4-rasm. Yerning magnit maydoni yo‘nalishiga ko‘ndalang yo‘nalishda radioto‘lqinlarning tarqalishi

Ma’lumki, elektronning tezligiga E_y to‘lqin maydoni ta’sir etmaydi, chunki Lorens kuchi nolga teng. Magnit maydoni kuch chiziqlariga perpendikulyar yo‘nalishda tarqaluvchi to‘lqin ikkita tashkil etuvchiga ajraladi. Birinchi tashkil etuvchida E vektori magnit maydon chiziqlari bilan mos tushadi va to‘lqin tarqalishiga ta’sir ko‘rsatmaydi. Bu to‘lqin “odatiy” to‘lqin deb ataladi. To‘lqinning ikkinchi E tashkil etuvchisi esa doimiy magnit maydon kuch chiziqlariga normal (perpendikulyar) yo‘nalgan. Bu to‘lqin muhitning dielektrik singdiruvchanligi tomonidan belgilanuvchi faza tezligiga ega bo‘ladi. Bunday sharoitda ko‘ndalang tashkil etuvchining fazasi bilan mos tushmaydigan E vektor tashkil etuvchisi paydo bo‘ladi. Bu esa to‘lqinning elliptik qutblanishiga sabab bo‘ladi. Bu to‘lqinni “o‘zgacha” to‘lqin deyiladi.

Shunday qilib, to‘lqin odatiy va o‘zgacha to‘lqinlarga ajraladi. Odatiy va o‘zgacha to‘lqin tashkil etuvchilari turli yutilishlarga ega (ionosferada o‘zgacha to‘lqin kuchliroq yutilishga duchor) va turli balandliklardan har xil akslanadi. Yerning magnit maydoni ionosferada zaryadlarning harakatlanish xarakterini murakkablashtiradi va ushbu qatlamda dielektrik singdiruvchanlik hamda o‘tkazuvchanlikning o‘zgarishiga sabab bo‘ladi.

Harakatdagi elektronga magnit maydoni Lorens kuchi orqali ta’sir ko‘rsatadi. Bu esa, elektronning trayektoriyasini buralishiga va spiralsimon trayektori bo‘ylab harakatlanishiga sabab bo‘ladi. Elektronlarning magnit maydoni kuch chiziqlari atrofida (ta’sir etuvchi boshqa maydon yo‘qligida) aylanish chatotasi “elektronning giromagnit chastotasi” deb ataladi. O‘rta kengliklarda giromagnit chastota 1,4 MHz ( = 214 m) ga teng va o‘rta to‘lqin diapazoniga taaluqli. Kuchli yutilish mavjudligi uchun ushbu chastotada ishlash tavsiya etilmaydi.

Bularning barchasi, yer magnit maydoniga har xil yo‘nalishda tarqalayotgan to‘lqinlarning turli qiymatli toklar hosil qilishiga olib keladi. Natijada, ionosferaning dielektrik singdiruvchanligi va o‘tkazuvchanligi to‘lqinning tarqalish yo‘nalishiga bog‘liq bo‘ladi. Shuning uchun ham ionosfera anizotrop muhit hisoblanadi.

Ionosferada mahalliy nobirjinsliklar. Ionosferada elektron konsentratsiyasining doimiy o‘rta qiymatlardan og‘ishi radioliniyalar faoliyatiga ta’sir ko‘rsatadi. Ikki turdagi og‘ish farqlanadi: o‘rta qiymat atrofidagi fluktuatsiyalar va o‘rta qiymatlarning davomiy anomal o‘zgarishlari. Fluktuatsiyalar doimiy ravishda kuzatilib boriladi, anomal o‘zgarishlar esa – faqat ionosferada notinchlik bo‘lgan hollarda yuzaga keladi. Fluktuatsiyalar - ionosferaning nobirjinsli tez o‘zgaruvchan mikrotuzilmasini belgilab beradi. Ionosfera – vaqt davomida o‘zgaruvchi va fazoda siljuvchi mahalliy shakllanishlardan iboratdir. Nobirjinsliklarda elektron konsentratsiya miqdori ionosferaning shu bo‘lagidagi o‘rta qiymatdan farq qiladi.

Kichik masshtabli nobirjinsliklar. Gorizontal o‘lchamlari yuzlab metrgacha bo‘lgan kichik masshtabli nobirjinsliklar ionosferada turbulentlik va diffuziya jarayonlari natijasida hosil bo‘ladi. Nobirjinsliklarning jadalligi undagi elektron konsentratsiyasi pasayishining o‘rta qiymatga bo‘lgan nisbatidan aniqlangan o‘rta kvadratik qiymat yordamida baholanadi. 80…400 km balandlik oraliqlarida kichik masshtabli nobirjinsliklarning jadalligi taxminan

10^-2 qiymatga ega.

Yirik masshtabli nobirjinsliklar. Gorizontal o‘lchamlari yuzlab kilometrgacha bo‘lgan yirik masshtabli nobirjinsliklar ionosferadagi tebranish jarayonlari natijasida hosil bo‘ladi. Ular ellipsoid shakliga ega bo‘lib yerning magnit maydoni kuch chiziqlari bo‘ylab yo‘naladi.