WikiDer > Некогерентное рассеяние

Incoherent scatter

Некогерентное рассеяние является разновидностью явления рассеяния в физика. Этот термин чаще всего используется, когда речь идет о рассеянии электромагнитной волны (обычно световой или радиочастоты) случайными колебаниями в газе из частиц (чаще всего электронов).

Наиболее известное практическое приложение известно как теория радаров некогерентного рассеяния, наземный метод исследования Земли. ионосфера впервые предложен профессором Уильям Э. Гордон в 1958 г.[1] А радар рассеяние луча электроны в ионосфере плазма создает некогерентное обратное рассеяние. Когда электромагнитная волна проходит через атмосферу, каждый из электроны в ионосфере плазма по сути действует как антенна возбуждается приходящей волной, и волна повторно излучается электроном. Поскольку все электроны движутся с разными скоростями в результате динамики ионосферы и случайного теплового движения, отражение от каждого электрона также Допплер сдвинулся. Приемник на земле затем принимает сигнал, состоящий из суперпозиции повторно излучаемых волн от всех электронов на пути приходящей волны. Поскольку положительно заряженные ионы, также присутствующие в ионосфере, на несколько порядков массивнее, они не так легко возбуждаются приходящей электромагнитной волной, как электроны, поэтому они не излучают повторно сигнал. Однако электроны стремятся оставаться рядом с положительно заряженными ионами. В результате функция распределения ионосферных электронов модифицируется гораздо более медленными и более массивными положительными ионами - флуктуации электронной плотности связаны с температурой, распределением масс и движением ионов. Сигнал некогерентного рассеяния позволяет измерять электронная плотность, ионная температура и электрон температуры, ионный состав и скорость плазмы.

Типы наблюдений с помощью радара некогерентного рассеяния (ISR)

Электронная плотность

Если в ионосфере присутствует большее количество электронов, то будет больше индивидуально отраженных электромагнитных волн, которые достигают приемника, что соответствует большей интенсивности эха в приемнике. Поскольку количество энергии, отраженной отдельным электроном, известно, приемник может использовать измеренную общую интенсивность для определения электронной плотности в выбранной области. [2]

Ионная и электронная температура

Поскольку каждый из отдельных электронов и ионов демонстрирует случайное тепловое движение, полученное эхо не будет иметь точную частоту, на которой оно было передано. Вместо этого сигнал будет состоять из диапазона частот, близких к исходной частоте, поскольку он представляет собой суперпозицию множества отдельных отражений со смещением Доплера. Тогда ширина диапазона соответствует температуре ионосферы. Более высокая температура приводит к большей тепловой скорости, что приводит к большему доплеровскому сдвигу и большему распределению принимаемой частоты. Однако важно отметить, что тепловое поведение электронов и ионов различается. Ионы на несколько порядков массивнее и не взаимодействуют с излучаемым теплом так же, как электроны. В результате температура электронов и температура ионов различаются.

Ионный дрейф

Если ионосферная плазма находится в движении как единое целое, то в полученных данных также будет общий доплеровский сдвиг. Это можно увидеть как сдвиг средней частоты, который показывает общий дрейф ионов в ионосфере.

Ионосферный состав

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Гордон, В. (ноябрь 1958 г.). «Некогерентное рассеяние радиоволн свободными электронами с приложениями к исследованию космоса с помощью радара». Труды IRE. 46 (11): 1824–1829. Дои:10.1109 / JRPROC.1958.286852.
  2. ^ https://www.haystack.mit.edu/atm/mho/instruments/isr/isTutorial.html

внешние ссылки