Jordens jonosfär

Jordens jonosfär |

Vad är jonosfären?

Jonosfären är jordskiktets atmosfär som sträcker sig över hela mesosfären, termosfären och exosfären och börjar på en höjd av cirka 60 km upp till cirka 800 km. Det heter så eftersom det är ett lager i den atmosfär där joner finns. Medan molekyler som komponerar atmosfären finns i ett kombinerat tillstånd eller neutralt, i jonosfären, delas eller joniseras dessa molekyler med solstrålning (ultraviolett ljus). Dess olika regioner kategoriseras som toppar med joniseringsnivåer och är tätare baserat på höjd; ju mer högre de är på atmosfären, desto mer elektrifierade blir de.

För att identifiera dessa lager eller toppar eller regioner har de utsetts med distinkta bokstäver. E, som står för elektrifierad var den första historiska beteckningen som gjordes, eftersom det var den första regionen som upptäcktes. D-regionen, som är den lägsta, och F-regionen, den översta regionen, upptäcktes senare. Det finns en annan region med bokstaven C, men denna region är inte tillräckligt joniserad och har därför inte någon verklig effekt på radiokommunikation.

Ionisering av atmosfären

I jonosfären ioniserar extremt ultraviolett och röntgenstrålar solstrålning tillsammans med kosmiska strålar och laddade partiklar atomerna och molekylerna som finns, vilket skapar en region med positivt laddade joner och fria elektroner. det är de fria elektronerna som får högfrekventa radiovågor att brytas och reflekteras tillbaka till jordens yta. De högre reflekterade frekvenserna beror på densiteten för fria elektroner i jonosfären.

Kosmiska strålar har sitt ursprung i solen men kan också komma från andra kroppar utanför solsystemet och kallas sedan galaktiska kosmiska strålar. De är partiklar med hög hastighet - atomkärnan eller elektroner. Dessa partiklar interagerar med jonosfären hela tiden men oftast på natten.

Ionosfärisk reflektion

Ionosfärisk reflektion |

Jordens övre atmosfär-jonosfär

Denna region i atmosfären joniseras kontinuerligt av solstrålning under dagen och av kosmiska strålar under natten och tillåter spridning av radiovågor över planeten

De jonosfäriska lagren

Jonosfären innefattar tre distinkta regioner kända som D-, E- och F-regionerna. Medan F-regionen finns under både dag och natt, kan D- och E-regionerna variera i densitet. Under dagen joneras D- och E-regionerna kraftigare av solstrålning och det gör F-skiktet, som utvecklar en ytterligare svagare region som kallas F1-regionen. Så F-regionen består av F1- och F2-regionerna. F2-regionen finns både dag och natt och ansvarar för refraktion och reflektion av radiovågor.

Ionosfärens lager

D-lagret är det lägsta och det är som radiovågor når när man reser upp i atmosfären. Det börjar från cirka 50-80 km (31-50 miles). Det är närvarande under dagen när ultraviolett strålning från solen interagerar med molekylerna och atomerna och avlägsnar en elektron. Efter solnedgången, när solstrålningen minskar, rekombineras elektroner igen och detta lager försvinner. Joniseringen av D-regionen beror på en form av strålning känd som Lyman-seriestrålning med en våglängd på 121, 5 nanometer och joniserar kväveoxidgas som finns i atmosfären.

D-lagret dämpar radiosignaler som passerar genom. Dämpningsnivån beror på våglängden för radiosignaler. Lägre frekvenser påverkas mer än högre frekvenser. Detta varierar som frekvensens omvända kvadrat, vilket innebär att lägre frekvenser förhindras att färdas längre, utom på natten när D-regionen sprids.

E-regionen är den som följer D ovanför atmosfären. Det finns på en höjd av cirka 90-125 km (56-78 miles). Här kombineras joner och elektroner mycket snabbt. Joniseringsnivåerna sjunker snabbt efter solnedgången, vilket lämnar en liten mängd jonisering närvarande men detta försvinner också på natten. Gasstätheten vid E-regionen är mindre än i D-regionen; när radiovågor får elektroner att vibrera uppstår därför färre kollisioner.

När radiosignalen rör sig längre upp i regionen möter den fler elektroner och signalen bryts bort från det högre täta elektronområdet. Mängden brytning minskar när signalen ökar i frekvens. De högre frekvenserna gör det genom regionen och vidarebefordras till nästa region.

Den viktigaste regionen för högfrekvenskommunikation för långdistans är F-regionen. Denna region delas ofta upp i två distinkta regioner - F1 och F2, under dagen. I allmänhet finns F1-regionen på cirka 300 km (190 miles) och F2-regionen på cirka 400 km (250 miles). Medan höjden på regionerna i jonosfären varierar mellan regionerna, varierar F-regionen mest och det påverkas av solens variationer, såväl som tiden på dagen och årstiden.

Högsta användbara frekvenser-MUF

Högsta användbara frekvenser-MUF |

Solen och jonosfären

Den främsta orsaken till jonisering av jonosfären är solen. Jonosfärens densitet varierar beroende på mängden solstrålning. Solflor, solvindvariabilitet och geomagnetiska stormar påverkar jonosfärens täthet. Eftersom solen är den främsta orsaken till jonisering, är jordsidan på jorden och polerna mindre joniserade än de delar av planeten som pekar mer direkt mot solen.

Solfläckar-mörka områden på solens yta påverkar jonosfären på grund av att områdena som omger fläckarna avger större mängder ultraviolett strålning, vilket är den främsta orsaken till jonisering. Mängden fläckar på solen varierar beroende på en 11-årig cykel. radiokommunikation kan vara mindre under ett solminimum än under ett solmaksimum.

Solfläckar och jonosfären

Solfläckar och jonosfären |

Kontrollera din kunskap om jonosfären!

visa frågesportstatistik

Ionosfärens lager

D-region 60 km (37 miles) -90 km (56 miles)

E-region 95-150 km (59- 93 miles)

F1-region 150-210 km (93-130 miles)

F2-region över 210 km (130 miles)

F2-regionen är den mest använda för radiokommunikation på grund av att den är permanent dag och natt. Den höjd där den är belägen möjliggör mer god kommunikation och återspeglar de högre frekvenserna.

Mark- och himmelvågor

Under dagen går signaler om medelvågsfrekvens endast som markvågor. När frekvensen ökar minskar jonosfärisk dämpning så att signaler kan passera genom D-regionen och vidare till E-regionen, där signaler reflekteras tillbaka till jorden som passerar genom D-regionen och landar på stort avstånd från sändaren.

När signalfrekvensen ökar ytterligare är E-regionens elektrondensitet inte tillräcklig för att bryta signaler och signaler når F1-området där de reflekteras tillbaka genom E- och D-området och landar så småningom på ett ännu större avstånd från sändaren.

Högre signalfrekvenser kommer till F2-regionen; på grund av att detta är den översta jonosfärregionen. När dessa signaler återspeglar detta lager tillbaka till jorden, kommer det färdade avståndet att vara störst. Det maximala hoppavståndet som signaler kan röra sig när det reflekteras från E-regionen är 2000 km (1243 miles) och när det reflekteras från F2-regionen som ökar till cirka 4000 km (2485 miles).

Ionosfären

2018 Jose Juan Gutierrez