Nesourodý rozptyl - Incoherent scatter

Nesoudržný rozptyl je typem rozptylového jevu ve fyzice . Termín se nejčastěji používá, když se odkazuje na rozptyl elektromagnetické vlny (obvykle světla nebo rádiové frekvence) náhodnými výkyvy v plynu částic (nejčastěji elektronů).

Nejznámější praktickou aplikací je teorie nesourodého rozptylového radaru, pozemní technika pro studium ionosféry Země, kterou poprvé navrhl profesor William E. Gordon v roce 1958. Radarový paprsek rozptylující elektrony v ionosférickém plazmatu vytváří nesouvislý rozptylový návrat . Když je elektromagnetická vlna přenášena atmosférou, každý z elektronů v ionosférickém plazmatu v podstatě funguje jako anténa buzená příchozí vlnou a vlna je z elektronu znovu vyzařována. Vzhledem k tomu, že se všechny elektrony pohybují různými rychlostmi v důsledku ionosférické dynamiky a náhodného tepelného pohybu, odraz od každého elektronu je také posunut Dopplerem . Přijímač na zemi pak přijímá signál složený ze superpozice znovu vyzářených vln ze všech elektronů v cestě příchozí vlny. Vzhledem k tomu, že kladně nabité ionty přítomné také v ionosféře jsou řádově masivnější, nejsou příchozí elektromagnetickou vlnou tak snadno buzeny tak, jak jsou na tom elektrony, takže signál znovu nevyzařují. Elektrony však mají tendenci zůstat blízko kladně nabitých iontů. Výsledkem je, že distribuční funkce ionosférických elektronů je modifikována mnohem pomalejšími a masivnějšími kladnými ionty - kolísání hustoty elektronů souvisí s teplotou iontu, distribucí hmoty a pohybem. Nesouvislý rozptylový signál umožňuje měření hustoty elektronů , teploty iontů a teplot elektronů , složení iontů a rychlosti plazmy.

Druhy nesouvislých pozorování rozptylového radaru

Hustota elektronů

Pokud je v ionosféře přítomno větší množství elektronů, pak bude více individuálně odražených elektromagnetických vln, které dosáhnou přijímače, což odpovídá větší intenzitě ozvěny v přijímači. Protože je známo množství energie odražené jednotlivým elektronem, může přijímač použít celkovou naměřenou intenzitu ke stanovení hustoty elektronů ve vybrané oblasti.

Teplota iontů a elektronů

Protože každý z jednotlivých elektronů a iontů vykazuje náhodný tepelný pohyb, přijatá ozvěna nebude na přesné frekvenci, kterou byla vyslána. Místo toho bude signál složen z rozsahu frekvencí blízkých původní frekvenci, protože jde o superpozici mnoha jednotlivých Dopplerově posunutých odrazů. Šířka rozsahu pak odpovídá teplotě ionosféry. Vyšší teplota má za následek větší tepelnou rychlost, což má za následek větší Dopplerův posun a větší distribuci v přijímané frekvenci. Je však důležité si uvědomit, že tepelné chování se mezi elektrony a ionty liší. Tyto ionty jsou řádově hmotnější a nereagují na vyzařované teplo stejným způsobem jako elektrony. V důsledku toho se teplota elektronů a teplota iontů liší.

Ion Drift

Pokud je ionosférické plazma v pohybu jako celek, dojde také k celkovému Dopplerovu posunu v přijatých datech. To lze chápat jako posun střední frekvence, který odhaluje celkový posun iontů v ionosféře.

Ionosférické složení

Viz také

Reference

externí odkazy


Stub ikona

Tento článek související s klimatologií / meteorologií je útržek . Wikipedii můžete pomoci jejím rozšířením .
Stub ikona

Tento článek související s optikou je útržek . Wikipedii můžete pomoci jejím rozšířením .