Ionosfeer: Verskil tussen weergawes
Content deleted Content added
→Voortplanting van radiogolwe: Skakel |
→Voortplanting van radiogolwe: Verbeter |
||
Lyn 41:
Radiogolwe is elektromagnetiese golwe soortgelyk aan lig. Dit beweeg ook teen [[ligsnelheid]] (c= 3 x 10<sup>8</sup> m/s) deur 'n vakuum en golflengtes varieer van ongeveer 1m tot etlike kilometers. Die ooreenstemmende frekwensies is ongeveer 300 MHz tot 'n paar kHz. Wanneer die golwe die ionosfeer bereik, oefen die elektriese veld van die golf 'n krag op die gelaaide deeltjies in die ionosfeer uit. Elektrone is minstens 1 800 maal ligter as die positiewe ione, en die uitwerking wat die radiogolwe op die ione het, is dus weglaatbaar klein in vergelyking met die uitwerking op [[Elektron|elektrone]]. Die elektrone vibreer in pas met die radiogolf se elektriese veld en absorbeer so die golf se energie.
Die vibrerende elektrone straal egter nou weer die energie uit en die netto effek is dat die golf stadiger beweeg. Geen energie word egter geabsorbeer nie. Indien die atmosfeer se digtheid groot genoeg is, bots die vibrerende elektrone met molekules en ione en dra die energie aan hulle oor. ln die geval word die radiogolf nie weer uitgestraal nie, en die netto effek is dat die energie van die radiogolf geabsorbeer word. Dit is wat byvoorbeeld in die D-Iaag gebeur. 'n Belangrike eienskap van geïoniseerde gasse is dat dit ʼn sogenaamde kritieke plasmafrekwensie het. Die plasmafrekwensie hang van die elektrondigtheid af en word aangedui deur fc = 8 980 √ n Hz, waar n die elektrondigtheid per cm<sup>3</sup> is. Hoe hoër die elektrondigtheid, hoe hoër is die plasmafrekwensie. Radiogolwe met 'n frekwensie laer as die [[plasmafrekwensie]] van 'n bepaalde gebied van die ionosfeer, kan glad nie deur die ionosfeer voortgeplant word nie. Die pad wat 'n radiogolf deur die ionosfeer volg, word deur Snell se brekingswet bepaal, net soos in die geval van 'n ligstraal deur glas. In hierdie geval is die brekingsindeks egter kleiner as 1 en kan dit selfs 0 word. 'n Brekingsindeks van kleiner as 1 beteken dat die snelheid van die radiogolf in die ionosfeer groter is as ligsnelheid. Dit is egter onmoontlik. Hier moet onderskei word tussen fasesnelheid en groepsnelheid.
Die fasesnelheid is die snelheid waarmee individuele golfies in 'n golfpakkie voortplant, en dit kan groter as ligsnelheid wees. Die groepsnelheid is die snelheid waarmee die golfpakkie of amplitudevariasies self beweeg, en dit is kleiner as ligsnelheid. Die groepsnelheid is ook 0 as die brekingsindeks 0 word. Die brekingsindeks van die ionosfeer is 'n funksie van sy plasmafrekwensie en ook van die frekwensie van die radiogolf. Indien 'n radiogolf met 'n bepaalde frekwensie opwaarts beweeg, is die brekingsindeks in die swak geïoniseerde lae feitlik 1, en die ionosfeer het weinig invloed op die radiogolf. Op hoër hoogtes neem ionisasie toe. Die plasmafrekwensie neem toe en die brekingsindeks en die groepsnelheid van die golf word kleiner. As dit 'n gebied bereik waar die plasmafrekwensie gelyk is aan die frekwensie van die radiogolf, word die brekingsindeks en groepsnelheid
▲Die fasesnelheid is die snelheid waarmee individuele golfies in 'n golfpakkie voortplant, en dit kan groter as ligsnelheid wees. Die groepsnelheid is die snelheid waarmee die golfpakkie of amplitudevariasies self beweeg, en dit is kleiner as ligsnelheid. Die groepsnelheid is ook 0 as die brekingsindeks 0 word. Die brekingsindeks van die ionosfeer is 'n funksie van sy plasmafrekwensie en ook van die frekwensie van die radiogolf. Indien 'n radiogolf met 'n bepaalde frekwensie opwaarts beweeg, is die brekingsindeks in die swak geïoniseerde lae feitlik 1, en die ionosfeer het weinig invloed op die radiogolf. Op hoër hoogtes neem ionisasie toe. Die plasmafrekwensie neem toe en die brekingsindeks en die groepsnelheid van die golf word kleiner. As dit 'n gebied bereik waar die plasmafrekwensie gelyk is aan die frekwensie van die radiogolf, word die brekingsindeks en groepsnelheid 0.
Die radiogolf word dan vertikaal na die aarde teruggekaats. Volgens hierdie berekening is die hoogte wat deur 'n ionosonde aangedui word, altyd groter as die werklike weerkaatsingshoogte. Daar word dus gepraat van ʼn virtuele weerkaatsingshoogte. Indien die frekwensie van 'n radiogolf hoër is as die hoogste plasmafrekwensie van die laag, word die golf nie teruggekaats nie. Dit breek dus deur die laag en beweeg verder. 'n Verdere komplikasie by die weerkaatsing van radiogolwe is dat die [[magnetiese veld]] van die aarde veroorsaak dat twee brekingsindekse vir 'n bepaalde frekwensie bestaan. Elke brekingsindeks geld vir 'n bepaalde sirkulêre polarisasie; een regsom en een linksom.
| |||