전리층
Ionosphere전리층(/aɪnəsfər/)[1][2]은 해수면으로부터 약 48km(30mi)[3]에서 965km(600mi)까지 지구 상층 대기의 이온화된 부분으로, 열권과 중간권 및 외기권의 일부를 포함한다.전리층은 태양 복사에 의해 이온화된다.그것은 대기 전기에 중요한 역할을 하고 자기권의 안쪽 가장자리를 형성합니다.그것은 다른 기능들 중에서,[4] 지구상의 먼 곳으로 전파되는 전파에 영향을 미치기 때문에 실질적으로 중요하다.
발견 이력
1839년 독일의 수학자이자 물리학자인 칼 프리드리히 가우스는 대기의 전기 전도 영역이 지구 자기장의 [5]관측된 변화를 설명할 수 있다고 가정했다.60년 후, Guglielmo Marconi는 1901년 12월 12일 St.에서 처음으로 대서양 횡단 무선 신호를 받았습니다. 수신을 위해 152.4m(500ft)의 연 지지 안테나를 사용하는 뉴펀들랜드(현재 캐나다)의 존스.콘월 폴두의 송신소는 스파크 갭 송신기를 사용하여 약 500kHz의 주파수와 이전에 생성된 무선 신호보다 100배 이상의 전력을 가진 신호를 생성했습니다.수신된 메시지는 문자 S의 모스 코드인 3개의 디트였습니다.뉴펀들랜드에 도착하려면 신호가 전리층에서 두 번 반사되어야 한다.그러나 잭 벨로즈 박사는 이론적이고 실험적인 [6]연구를 바탕으로 이에 대해 이의를 제기했습니다.그러나 마르코니는 1년 [7]후 노바스코샤 글레이스 베이에서 대서양 횡단 무선 통신을 실현했다.
1902년, 올리버 헤비사이드는 케넬리의 존재를 제안했다.그의 이름을 딴 [8]전리층의 무거운 층입니다.헤비사이드의 제안에는 지구 곡률 주위에서 무선 신호가 전송되는 수단이 포함되어 있다.1902년, Arthur Edwin Kennelly는 전리층의 전파 전기적 특성 [9]중 일부를 발견했다.
1912년 미국 의회는 아마추어 무선 사업자에게 1912년 전파법을 시행하여 1.5MHz 이상의 주파수(파장 200m 이하)로 제한하였다.정부는 그 주파수가 쓸모없다고 생각했다.이것은 1923년 [10]전리층을 통한 HF 전파의 발견으로 이어졌다.
1926년 스코틀랜드의 물리학자 로버트 왓슨 와트는 1969년 네이처지에 [11]실린 편지에서 전리층이라는 용어를 도입했다.
우리는 최근 몇 년 동안 '성층권'이라는 용어가 보편적으로 채택되는 것을 보아왔다.동반어 '대기권'...'이온층'이라는 용어는 상당한 평균 자유 경로를 가진 대규모 이온화 영역의 경우 이 시리즈의 추가 용어로 적절하다.
1930년대 초, Luxemburg 라디오의 시험 송신은 의도치 않게 전리층의 첫 번째 무선 수정의 증거를 제공하였습니다. HAARP는 2017년에 룩셈부르크 효과(Luxemburg [12]Effect)를 사용하여 일련의 실험을 수행하였습니다.
에드워드 5세 애플턴은 1927년 전리층의 존재를 확인한 공로로 1947년 노벨상을 받았다.로이드 버크너는 처음에 전리층의 높이와 밀도를 측정했다.이를 통해 최초의 완전한 단파 전파 이론이 가능해졌다.모리스 5세 Wilkes와 J. A. Ratcliffe는 전리층에서의 매우 긴 전파의 전파에 대해 연구했다.비탈리 긴츠부르크는 전리층과 같은 플라스마에서 전자파 전파 이론을 개발했다.
1962년 캐나다 위성 알루엣 1호가 전리층을 연구하기 위해 발사되었다.1965년 알루엣 2호, 1969년과 1971년 IS 위성 2기, 1972년과 1975년 AEROS-A와 -B기 모두 전리층 측정을 위한 것이었다.
1963년 7월 26일 최초의 지상 동기식 위성 Syncom 2호가 [13]발사되었다.이 위성(및 그 후계기)의 무선 비콘에 의해 정지궤도에서 지구수신기로의 무선빔에 따른 총전자량(TEC) 변동을 최초로 측정할 수 있게 되었습니다(편광면의 회전에 의해 경로를 따라 TEC가 직접 측정됩니다).1969년부터 호주의 지구물리학자인 엘리자베스 에식스-코헨은 호주와 남극 [14]상공의 대기를 관찰하기 위해 이 기술을 사용했다.
지구물리학
전리층은 지구를 둘러싸고 있는 전자와 전하를 띤 원자와 분자로 이루어진 껍데기로, 약 50km의 높이에서 1,000km 이상의 높이까지 뻗어 있다.그것은 주로 태양의 자외선 때문에 존재한다.
지구 대기의 가장 낮은 부분인 대류권은 표면에서 약 10km(6mi)까지 확장된다.그 위는 성층권이고 그 다음은 중간권이다.성층권에서는 들어오는 태양 복사가 오존층을 형성한다.80km(50mi) 이상의 높이에서는 대기가 너무 얇아 가까운 양이온에 의해 포획되기 전에 짧은 시간 동안 자유 전자가 존재할 수 있습니다.이러한 자유 전자의 수는 전파에 영향을 미치기에 충분합니다.대기의 이 부분은 부분적으로 이온화되어 있으며 전리층이라고 불리는 플라즈마를 포함하고 있습니다.
자외선(UV), X선 및 짧은 파장의 태양 복사는 이온화되는데, 이러한 주파수의 광자는 흡수 시 중성 가스 원자 또는 분자에서 전자를 제거하기에 충분한 에너지를 포함하고 있기 때문입니다.이 과정에서 가벼운 전자는 생성되는 전자 가스의 온도가 이온이나 중성자보다 훨씬 더 높아지도록 고속을 얻는다.이온화의 반대 과정은 자유 전자가 양이온에 의해 "포착"되는 재조합입니다.재조합은 자발적으로 일어나 재조합에 의해 생성된 에너지를 운반하는 광자의 방출을 일으킨다.낮은 고도에서 가스 밀도가 증가하면 가스 분자와 이온이 더 가까워지기 때문에 재결합 과정이 우세합니다.이 두 프로세스 간의 균형에 따라 존재하는 이온화 양이 결정됩니다.
이온화는 주로 태양과 태양 활동에 따라 크게 변화하는 극자외선(EUV) 및 X선 조사 강도에 따라 달라집니다.태양이 자기적으로 더 활동적일수록 태양에는 한 번에 더 많은 흑점 활동 영역이 있습니다.태양 흑점 활성 영역은 코로나 가열의 증가와 그에 따른 EUV 및 X선 조사 강도의 증가의 원천이다. 특히 태양의 빛이 비치는 쪽에서 이온화를 증가시키는 태양 플레어 및 극지방에서 이온화를 증가시킬 수 있는 태양 에너지 입자 이벤트를 포함하는 일시적 자기 분출 동안이다.따라서 전리층의 이온화 정도는 주간(하루 중 시간) 주기와 11년 태양 주기를 모두 따릅니다.또한 겨울 반구는 태양으로부터 멀어지기 때문에 계절적으로 이온화 정도에 의존하기 때문에 받는 태양 복사가 적다.또한 수신된 방사선은 지리적 위치(극지, 오로라존, 중위도 및 적도 지역)에 따라 달라진다.전리층을 교란하고 이온화를 감소시키는 메커니즘도 있다.
시드니 채프먼은 전리층 아래의 지역을 중성권[15](중성 대기)[16][17]이라고 부르자고 제안했다.
이온화층
밤에는 F층이 유일하게 중요한 이온화 층인 반면, E층과 D층의 이온화는 매우 낮습니다.낮 동안, D층과 E층은 훨씬 더 심하게 이온화되며, F층은 F층으로1 알려진 추가적인 약한 이온화 영역을 개발합니다.F층은2 밤낮으로 지속되며 전파의 굴절과 반사를 담당하는 주요 영역입니다.
D층
D층은 지구 표면에서 48km에서 90km까지 가장 안쪽에 있는 층이다.여기서 이온화는 121.6나노미터(nm) 파장의 Lyman 시리즈 알파 수소 복사에 의한 것이다.또한 태양 플레어는 N과2 O를 이온화하는2 단단한 X선(파장 1nm 미만)을 발생시킬 수 있습니다.D층은 재결합률이 높기 때문에 이온보다 중성 공기 분자가 훨씬 많습니다.
중주파수(MF)와 저주파수(HF) 전파는 D층 내에서 상당히 감쇠되는데, 이는 통과되는 전파가 전자를 이동시키고, 그 후 중성 분자와 충돌하여 에너지를 포기하기 때문입니다.주파수가 낮을수록 전자가 더 멀리 이동하기 때문에 더 큰 흡수를 경험하고 충돌의 가능성을 높입니다.이는 특히 10MHz 이하에서 고주파 전파를 흡수하는 주된 이유이며, 고주파에서는 흡수율이 점차 낮아진다.이 효과는 정오 무렵에 최고조에 달하고 D층의 두께 감소로 인해 밤에 감소합니다. 우주선으로 인해 일부만 남아 있습니다.동작하고 있는 D층의 일반적인 예로는 낮에 원격 AM 브로드캐스트 밴드 스테이션이 사라지는 것입니다.
태양 양성자 이벤트 동안, 이온화는 높은 위도와 극지방의 D 영역에서 비정상적으로 높은 수준에 도달할 수 있다.이러한 매우 드문 현상을 Polar Cap Asblusion(PCA; 극관 흡수) 이벤트라고 합니다.이는 이온화가 증가하면 [18]지역을 통과하는 무선 신호의 흡수가 크게 향상되기 때문입니다.사실, 흡수 수준은 강도 높은 이벤트 동안 수십 dB까지 증가할 수 있으며, 이는 대부분의 (전부는 아니더라도) 극성 HF 무선 신호 전송을 흡수하기에 충분합니다.이러한 이벤트는 일반적으로 24시간에서 48시간 미만으로 지속됩니다.
E층
E층은 지구 표면에서 90km(56mi)에서 150km(93mi) 사이의 중간층이다.이온화는 분자 산소(O2)의 연 X선(1-10 nm)과 원 자외선(UV) 태양 복사 이온화 때문이다.일반적으로, 경사 입사 시, 이 층은 약 10 MHz 미만의 주파수를 가진 전파만 반사할 수 있으며 위의 주파수에서 흡수하는 데 약간의 기여를 할 수 있습니다.단, 집중적인 산발적 E 이벤트 중에는 E 레이어는s 최대 50MHz 이상의 주파수를 반영할 수 있습니다.E층의 수직 구조는 주로 이온화와 재조합의 경쟁 효과에 의해 결정됩니다.밤에는 이온화의 주요 소스가 더 이상 존재하지 않기 때문에 E층이 약해집니다.일몰 후 E층의 최대 높이가 증가하면 층으로부터의 반사에 의해 전파가 이동할 수 있는 범위가 증가한다.
이 지역은 케넬리라고도 알려져 있다.헤비사이드 층 또는 단순히 헤비사이드 층.이것의 존재는 1902년 미국 전기 엔지니어 아서 에드윈 케넬리와 영국의 물리학자 올리버 헤비사이드에 의해 독립적으로 그리고 거의 동시에 예측되었다.1924년에 에드워드 5세에 의해 그것의 존재가 발견되었다. 애플턴과 마일즈 바넷입니다.
E층s
E층(스포라딕 E층)은s 작고 얇은 강력한 이온화 구름으로 특징지어져 있습니다.이 구름은 전파의 반사를 지원할 수 있는 경우가 많으면 최대 50MHz, 드물게는 최대 450MHz입니다.산발적인 E 이벤트는 몇 분에서 몇 시간밖에 지속되지 않을 수 있습니다.일반적으로 도달할 수 없는 장거리 전파 경로가 쌍방향 통신에 "개방"되면 산발적인 E 전파는 무선 아마추어들에 의한 VHF 작동을 매우 흥분시킵니다.산발적인 E의 원인은 여러 가지가 있으며 연구자들이 아직도 연구 중이다.이 전파는 높은 신호 수준에 종종 도달하는 북반구 중위도에서 6월과 7월에 매일 발생합니다.스킵 거리는 일반적으로 약 1,640km(1,020mi)입니다.1 홉 전파의 거리는 900 km(560 mi)~2,500 km(1,600 mi)입니다.3,500km(2,200mi) 이상의 멀티홉 전파도 일반적이며 때로는 15,000km(9,300mi) 이상의 거리까지 전파됩니다.
F층
Appleton-Barnett 층으로도 알려진 F 층 또는 영역은 지구 표면에서 약 150km(93mi)에서 500km(310mi) 이상까지 확장됩니다.이것은 전자 밀도가 가장 높은 층으로, 이 층을 통과하는 신호가 우주로 빠져나간다는 것을 의미합니다.전자 생산은 원자 산소를 이온화하는 극단적 자외선(UV, 10-100 nm) 방사선에 의해 지배됩니다.F층은 야간에는 한 층2(F)으로 구성되지만, 낮에는 종종 전자 밀도 프로파일에 2차 피크(F라벨1 부착)가 형성됩니다.F층은2 낮과 밤이 되어도 계속되기 때문에 전파의 하늘파 전파와 장거리 고주파(HF) 무선 통신의 대부분을 담당합니다.
F층 이상에서는 산소 이온의 수가 감소하여 수소나 헬륨 등의 가벼운 이온이 우세해진다.F층 피크 위와 플라스마층 아래의 이 영역을 상면 전리층이라고 합니다.
1972년부터 1975년까지 나사는 F [19]지역을 연구하기 위해 에어로스와 에어로즈 B 위성을 발사했다.
전리층 모형
전리층 모델은 위치, 고도, 일, 태양 흑점 주기의 위상 및 지자기 활동의 함수로서 전리층에 대한 수학적인 설명입니다.지구물리학적으로 전리층 플라즈마 상태는 4가지 파라미터로 설명할 수 있다: 전자밀도, 전자 및 이온온도, 그리고 여러 종류의 이온이 존재하기 때문에 이온 조성이다.전파는 전자 밀도에 따라 다릅니다.
모델은 보통 컴퓨터 프로그램으로 표현된다.이 모델은 이온과 전자의 중성 대기 및 햇빛과의 상호작용에 대한 기초 물리학에 기초할 수도 있고, 다수의 관측치 또는 물리학과 관측치의 조합에 기초한 통계 기술일 수도 있다.가장 널리 사용되는 모델 중 하나는 International Reference Ionoce(IRI;[20] 국제 기준 이온층)로, 데이터를 기반으로 하며 방금 언급한 4가지 매개변수를 지정합니다.IRI는 우주연구위원회(COSPAR)와 국제전파과학연합(URSI)[21]이 후원하는 국제 프로젝트다.주요 데이터 소스는 이오노손드의 전세계 네트워크, 강력하고 일관성이 없는 산란 레이더(지카마르카, 아레시보, 밀스톤 힐, 말번, 세인트 산틴), ISIS 및 알루엣 상단 측음기, 여러 위성과 로켓의 현장 계기이다.IRI는 매년 갱신됩니다.IRI는 전리층 바닥에서 최대 밀도 고도에 이르는 전자 밀도의 변화를 총 전자 함량(TEC)을 설명하는 것보다 더 정확합니다.1999년 이후 이 모델은 지상 전리층에 대한 "국제 표준(International Standard)"이다(표준 TS16457).
이상적인 모델에 대한 지속적인 이상 징후
이오노그램은 계산을 통해 여러 층의 실제 모양을 추론할 수 있게 해줍니다.전자/이온 플라스마의 비균질 구조는 주로 야간과 고위도에서, 그리고 교란된 조건에서 볼 수 있는 거친 반향 흔적을 생성한다.
겨울 이상
중위도에서는 태양이 지구를 더 직접적으로 비추기 때문에 예상대로 여름에 F층2 낮 이온 생산량이 더 높습니다.그러나 중성 대기의 분자 대 원자 비율에 계절적 변화가 있어 여름 이온 손실률이 더욱 높아진다.그 결과 여름철 손실 증가는 여름철 생산 증가를 압도하고 총2 F 이온화는 실제로 지역 여름철에 더 낮습니다.이 효과는 겨울 이상이라고 알려져 있다.이 변칙은 항상 북반구에 존재하지만, 태양 활동이 적은 시기에는 보통 남반구에는 존재하지 않습니다.
적도 이상
자기 적도의 약 ± 20도 이내에는 적도 이상이 있습니다.적도에 있는2 F층의 이온화에서 기압골이 발생하며 자기 위도에서 약 17도의 꼭대기가 형성된다.지구의 자기장 선은 자기 적도에서 수평이다.낮은 전리층에서의 태양열과 조석 진동은 플라즈마를 위쪽으로 이동시켜 자기장 선을 가로지른다.그러면 E 영역에 전류가 형성되어 수평 자기장과 함께 자기 적도에서 ± 20도에 집중하면서 F층으로 이온화가 강제됩니다.이 현상은 적도 분수로 알려져 있다.
적도 전기 분사
전 세계적으로 태양으로 움직이는 바람은 지구 전리층(이온층 발전기 영역)의 E 영역(100-130km(60-80mi))에 이른바 Sq(태양 저소음) 전류 시스템을 발생시킨다.이 전류로 인해 전리층의 적도 낮 쪽에 있는 서쪽-동쪽(새벽-황량)으로 향하는 정전장이 발생한다.지자기장이 수평인 자기장 적도에서 이 전계는 적도 전자분사라고 알려진 자기 적도의 ± 3도 내에서 향상된 동쪽 전류를 발생시킵니다.
일시적인 전리층 섭동
X선: 갑작스런 전리층 교란(SID)
태양이 활동할 때, 강한 태양 플레어가 일어나 지구의 햇빛을 받는 쪽을 엑스레이로 강타할 수 있다.X선은 빠르게 흡수를 증가시키는 전자를 방출하여 강한 플레어 후 몇 시간 동안 지속될 수 있는 고주파(3~30MHz) 전파 정전을 일으킨다.이 시간 동안 매우 낮은 주파수(3~30kHz) 신호는 E 계층 대신 D 계층에 의해 반사되며, 여기서 대기 밀도가 증가하면 일반적으로 파동의 흡수가 증가하여 파동이 감쇠됩니다.X선이 끝나자마자 D 영역의 전자가 빠르게 재결합하고 전파가 태양 플레어 강도와 주파수에 따라 몇 분에서 몇 시간에 걸쳐 플레어 이전 상태로 돌아가면서 갑작스러운 전리층 교란(SID) 또는 전파 정전이 꾸준히 감소합니다.
양성자: 폴라캡 흡수(PCA)
태양 플레어와 관련된 것은 고에너지 양성자의 방출이다.이 입자들은 태양 플레어로부터 15분에서 2시간 이내에 지구에 충돌할 수 있다.양성자는 지구의 자기장 선을 돌고 내려가며 D층과 E층의 이온화를 증가시키는 자극 근처의 대기로 침투합니다.PCA는 보통 약 1시간에서 며칠 정도 지속되며 평균 24시간에서 36시간 정도 지속됩니다.코로나 질량 방출은 또한 극지방에서 D영역 흡수를 강화하는 에너지 양성자를 방출할 수 있다.
지자기 폭풍
지자기 폭풍은 지구 자기권을 일시적으로, 때로는 강하게 교란시키는 것이다.
- 지자기폭풍 중에는 F'층이 불안정해지고 fragment화되며 완전히 사라질 수도 있습니다.
- 북극과 남극에서는 밤하늘에서 지구의 오로라를 관측할 수 있을 것이다.
번개
번개는 두 가지 방법 중 하나로 D 영역에 전리층 교란을 일으킬 수 있다.첫 번째는 자기권으로 발사된 VLF(초저주파) 전파를 통해서입니다.소위 "휘파람" 모드 파동은 방사선 벨트 입자와 상호작용하여 전리층으로 침전시켜 D 영역에 이온화를 추가할 수 있습니다.이러한 장애를 "번개 유도 전자 강수(LEP)" 이벤트라고 합니다.
낙뢰로 인한 전하 이동의 결과로 직접 가열/이온화에서도 추가적인 이온화가 발생할 수 있습니다.이러한 이벤트를 얼리/퍼스트라고 부릅니다.
1925년 C. T. R. Wilson은 번개 폭풍으로부터의 방전이 구름에서 전리층으로 위쪽으로 전파될 수 있는 메커니즘을 제안했다.비슷한 시기에, 영국 슬라우의 전파 연구소에서 일하는 로버트 왓슨-와트는 전리층 산발 E층이s 번개의 결과로 강화되는 것처럼 보이지만 더 많은 작업이 필요하다고 제안했다.2005년에 C.데이비스와 C.영국 옥스포드셔의 러더포드 애플턴 연구소에서 일하는 Johnson은 E층이 번개 활동의 결과로 실제로s 강화되었다는 것을 증명했습니다.그들의 후속 연구는 이 과정이 일어날 수 있는 메커니즘에 초점을 맞췄다.
적용들
무선 통신
이온화된 대기 가스가 고주파 전파를 굴절시킬 수 있기 때문에, 전리층은 하늘로 향하는 전파를 지구로 반사시킬 수 있습니다.하늘로 향하는 전파는 수평선을 넘어 지구로 돌아올 수 있다."스킵" 또는 "스카이웨이브" 전파라고 불리는 이 기술은 1920년대부터 국제 또는 대륙간 거리에서 통신하기 위해 사용되어 왔다.돌아오는 전파는 지구 표면에서 다시 하늘로 반사되어 여러 번의 홉으로 더 큰 범위를 달성할 수 있다.이 통신 방식은 낮 또는 밤 시간, 계절, 날씨 및 11년의 태양 흑점 주기에 따라 지정된 경로에서 수신이 이루어지기 때문에 가변적이고 신뢰할 수 없습니다.20세기 전반에는 대양 횡단 전화와 전신 서비스, 비즈니스 및 외교 통신에 널리 사용되었습니다.단파 무선 통신은 상대적으로 신뢰성이 낮기 때문에, 위성 기반 무선 통신이 불가능한 높은 위도 통신에서는 여전히 중요하지만, 통신 산업에 의해 대부분 포기되었습니다.단파방송은 국경을 넘어 넓은 지역을 저렴한 비용으로 커버하는 데 유용하다.자동화된 서비스는 여전히 단파 무선 주파수를 사용하고 있으며, 라디오 아마추어 애호가들은 개인 레크리에이션 컨택을 위해 그리고 자연 재해 시 긴급 통신을 지원한다.군대는 단파를 사용하여 위성을 포함한 취약한 인프라로부터 독립하고, 단파 통신의 짧은 대기 시간은 밀리초가 중요한 주식 거래자에게 매력적입니다.[22]
굴절 메커니즘
전파가 전리층에 도달하면 파장의 전계는 전리층의 전자를 전파와 같은 주파수로 진동시킵니다.무선 주파수 에너지의 일부는 이 공명 진동으로 인해 발생합니다.그러면 진동하는 전자는 재결합에 의해 손실되거나 원래의 파동 에너지를 다시 방사하게 됩니다.전리층의 충돌 빈도가 무선 주파수보다 낮고 전리층의 전자 밀도가 충분히 클 경우 총 굴절이 발생할 수 있습니다.
전자파가 전리층을 통해 어떻게 전파되는지에 대한 정성적 이해는 기하학적 광학을 호출함으로써 얻을 수 있다.전리층은 플라즈마이기 때문에 굴절률이 통일성 이하임을 알 수 있다.따라서 굴절률이 단일성보다 클 때 나타나는 것과 같이 전자파 "선"은 정상보다 정상에서 벗어나 구부러진다.또한 플라즈마, 즉 전리층의 굴절률이 주파수에 의존한다는 것을 보여줄 수 있다. 분산(광학)[23]을 참조한다.
임계 주파수는 수직 입사 시 전리층에 의해 전파가 반사되는 제한 주파수이다.전송 주파수가 전리층의 플라즈마 주파수보다 높으면 전자는 충분히 빠르게 반응하지 못하고 신호를 재방사할 수 없다.다음과 같이 계산됩니다.
여기서 N = m당 전자3 밀도 및critical f는 Hz 단위입니다.
Maximum Available Frequency(MUF; 최대 사용 가능 주파수)는 지정된 시간에 두 지점 간의 전송에 사용할 수 있는 주파수 상한으로 정의됩니다.
서α {\ = 도달 각도, 수평선에 상대적인 파형의 각도, sin은 사인 함수입니다.
차단 주파수는 전파가 층으로부터의 굴절에 의해 지정된 두 지점 사이의 전송에 필요한 입사각에서 전리층의 층을 통과하지 못하는 주파수이다.
GPS/GNSS 전리층 보정
![]() | 이 섹션은 확장해야 합니다.추가가 가능합니다. (2013년 10월) |
전리층 전지구 항법 위성 시스템의 영향을 이해하는 데 사용되는 많은 모델이 있습니다.Klobuchar 모델은 현재 GPS의 전리층 영향을 보상하기 위해 사용되고 있습니다.이 모델은 1974년경 [24]미국 공군 지구물리학 연구소에서 John Klobuchar에 의해 개발되었습니다.갈릴레오 내비게이션은 NeQuick [25]모델을 사용한다.
기타 응용 프로그램
전리층을 이용하는 개방계 전기역학 테더가 연구되고 있다.우주 테더는 플라즈마 접촉기와 전리층을 회로의 일부로 사용하여 전자기 유도에 의해 지구 자기장에서 에너지를 추출합니다.
측정값
개요
과학자들은 다양한 방법으로 전리층의 구조를 탐험한다.다음과 같은 것이 있습니다.
- 전리층에서 발생하는 광학적 및 무선 방출의 수동적 관측
- 그것과는 다른 주파수의 반동 전파
- EISCAT, 손드레 스트롬피오르, 밀스톤 힐, 아레시보, 어드밴스드 모듈러 인코히런트 산란 레이더(AMISR) 및 지카마르카 레이더 등의 비논리성 산란 레이더
- Super Dual Auroral Radar Network(SuperDARN) 레이더와 같은 간섭성 산란 레이더
- 반사파가 송신파로부터 어떻게 변화했는지를 검출하는 특수 수신기.
HAARP(High Frequency Active Auroral Research Program)와 같은 다양한 실험은 전리층의 특성을 수정하기 위해 고출력 무선 송신기를 포함합니다.이러한 조사는 전리층 플라즈마의 특성과 거동을 연구하는 데 초점을 맞추고 있으며, 특히 민간 및 군사 목적의 통신 및 감시 시스템을 개선하고 이를 이해할 수 있도록 사용하는 데 중점을 두고 있다.HAARP는 1993년에 제안된 20년간의 실험으로 시작되었고, 현재 알래스카 가코나 근처에서 활동 중이다.
SuperDARN 레이더 프로젝트는 8~20MHz 범위의 일관된 후방 산란을 사용하여 높은 위도와 중간 위도를 연구한다.간섭성 후방 산란은 결정에서 산란되는 브래그 산란과 유사하며 전리층 밀도 불규칙에서 산란되는 건설적인 간섭을 수반한다.이 프로젝트에는 11개국 이상과 양쪽 반구에 여러 개의 레이더가 참여하고 있다.
과학자들은 또한 위성과 별들이 전리층을 통과하는 전파의 변화에 의해 전리층을 조사하고 있다.푸에르토리코에 위치한 아레시보 망원경은 원래 지구의 전리층을 연구하기 위한 것이었다.
이오노그램
이오노그램은 이온권층의 가상 높이와 임계 주파수를 나타내며, 이오노손드로 측정된다.이오노손드는 일반적으로 0.1MHz에서 30MHz 범위의 주파수를 스위프하여 수직 입사 시 전리층으로 전송합니다.주파수가 증가함에 따라 각 파동은 층 내의 이온화에 의해 굴절률이 낮아지기 때문에 각 파동은 반사되기 전에 더욱 침투한다.결국 반사되지 않고 파동을 투과시킬 수 있는 주파수에 도달한다.통상 모드 파형의 경우, 송신 주파수가 레이어의 피크 플라즈마, 즉 임계 주파수를 약간 넘었을 경우에 발생합니다.반사된 고주파 무선 펄스의 추적은 이오노그램이라고 불립니다.축소 규칙은 William Roy Piggott와 Karl Rawer가 편집한 "Ionogram 해석 및 축소 URSI 핸드북, Elsevier Amsterdam, 1961년(중국어, 프랑스어, 일본어 및 러시아어로 번역 가능)"에 제시되어 있다.
일관성이 없는 산란 레이더
비일관성 산란 레이더는 임계 주파수 이상에서 작동합니다.따라서 이 기술은 이오노손드와 달리 전리층을 탐사할 수 있으며, 또한 전자 밀도 피크 위에 있습니다.전달된 신호를 산란시키는 전자 밀도의 열적 변동은 일관성이 부족하여 이 기술의 이름을 얻었다.파워 스펙트럼에는 밀도뿐만 아니라 이온과 전자 온도, 이온 질량 및 드리프트 속도에 대한 정보도 포함되어 있습니다.
GNSS 무선 엄폐
전파 엄폐는 GNSS 신호가 대기를 통과해 접선 방향으로 지구를 긁어내 LEO(Low Earth Orbit) 위성이 수신하는 원격 감지 기술입니다.신호가 대기를 통과하면 굴절되고 구부러지며 지연됩니다.LEO 위성은 GNSS 위성이 상승하거나 지구 뒤에 있는 것을 관찰할 때 그러한 많은 신호 경로의 총 전자 함량과 굽힘 각도를 샘플링합니다.역아벨 변환을 사용하여 지구상의 해당 접점에서의 굴절률의 반지름 프로파일을 재구성할 수 있습니다.
GNSS의 주요 무선 엄폐 미션에는 GRACE, CHAMP, COSMIC이 포함됩니다.
전리층 지수
Nequick과 같은 전리층의 경험적 모델에서는 다음 지수가 전리층 상태를 간접적으로 나타내는 지표로 사용된다.
태양 강도
F10.7과 R12는 전리층 모델링에 일반적으로 사용되는 두 가지 지수이다.둘 다 여러 개의 태양 주기에 대한 오랜 역사 기록으로 가치가 있다.F10.7은 지상 전파 망원경을 사용하여 2800MHz 주파수에서 태양 전파 방출 강도를 측정한 것이다.R12는 일평균 태양흑점 수치의 12개월입니다.두 지수는 서로 상관관계가 있는 것으로 나타났다.
하지만, 두 지표 모두 태양 자외선과 X선 방출의 간접 지표일 뿐이며, 이는 지구 상층 대기에 이온화를 일으키는 주된 원인이다.우리는 이제 태양으로부터의 배경 X선 플럭스를 측정하는 GOES 우주선의 데이터를 가지고 있다. 이 변수는 전리층의 이온화 수준과 더 밀접하게 관련되어 있다.
지자기 교란
- A-지수와 K-지수는 지자기장의 수평 성분의 거동을 측정한 값이다.K-지수는 지자기장의 수평 성분의 강도를 측정하기 위해 0부터 9까지의 반대수 눈금을 사용한다.볼더 K-지수는 볼더 지자기 관측소에서 측정된다.
- 지구의 지자기 활동 수준은 테슬라라고 불리는 SI 단위로 지구 자기장의 변동에 의해 측정됩니다.지구의 자기장은 많은 관측소에 의해 행성 주변에서 측정된다.검색된 데이터가 처리되어 측정 인덱스로 변환됩니다.행성 전체의 일일 측정은 행성 A 지수(PAI)라고 불리는 A 지수p 추정치를 통해 제공됩니다.
다른 행성과 자연 위성의 이온권
태양계에서 주목할 만한 대기를 가진 물체들(즉, 모든 주요 행성과 많은 더 큰 자연 위성들)은 일반적으로 전리층을 [citation needed]생성한다.전리층을 가지고 있는 것으로 알려진 행성은 금성, 화성,[26] 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 명왕성을 포함한다.
타이탄의 대기는 약 880km(550mi)에서 1,300km(810mi)의 고도에 이르는 전리층을 포함하고 있으며 탄소 [27]화합물을 포함하고 있다.이온권은 Io, Europa, Ganymede, Triton에서도 관측되었다.
「 」를 참조해 주세요.
메모들
- ^ Jones, Daniel (2003) [1917]. "ionosphere". In Peter Roach; James Hartmann; Jane Setter (eds.). English Pronouncing Dictionary. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-3-12-539683-8.
- ^ "ionosphere". Merriam-Webster Dictionary.
- ^ Zell, Holly (2 March 2015). "Earth's Atmospheric Layers". NASA. Retrieved 2020-10-23.
- ^ Rawer, K. (1993). Wave Propagation in the Ionosphere. Dordrecht: Kluwer Academic. ISBN 0-7923-0775-5.
- ^ 가우스, 카를 프리드리히(1839년)." 알게 Theorie 데 Erdmagnetismus[지구 자기의 일반 이론]".가우스, 카를 프리드리히, 베버, 빌헬름(eds.)에서.Jahre 1838년[는 자기 사회의 관찰에서 올해 1838년에 발견](독일어로)aus 소굴 Beobachtungen 데 Magnetischen Vereins im Resultate.라이프치히,(독일):Weidmanns의 Bookshop.를 대신하여 서명함. 1–57.가우스 자력 전기 전류는 지구의 내부에서 흐르고 있는 뿐만 아니라 전기 current(s)한 어떤 것이 대기를 흐르는에 의해에 의해 야기될 것으로 추측하고 있다.50페이지부터: " 3636. 에인 앤더러 Theil underer Theorie, über welchen ein Zweifel Statt finden kann, it die Vorussetzung, zu untersucen, wie di denselben hervorgehenhe workung agnetische wirkung agnetische wirkung"자기력은 오직 지구 내부에만 그 원천이 있다.[지상자기]의 직접적인 원인을 전부 또는 일부 [지구 내부] 밖에서 찾아야 한다면, 근거 없는 환상을 배제하고 과학적으로 알려진 사실에만 국한하고 싶은 한 갈바닉 전류만을 고려할 수 있습니다.대기 중의 공기는 이러한 전류의 도체가 아닙니다.빈 공간도 그렇지 않습니다.따라서 상층부(대기 중)에서 갈바닉 전류의 운반체를 찾을 때 우리의 지식은 실패합니다.북극광의 수수께끼 같은 현상들만이 - 모든 면에서 움직이는 전기가 주요한 역할을 한다 - 단지 그러한 무지함 때문에 그러한 전류의 가능성을 부정하는 것을 금지하고, 그리고 어떤 경우에도, [그 전류]로 인한 자기 효과가 어떻게 살아날지를 조사하는 것은 여전히 흥미롭다.스스로 지구 표면에 있습니다.)
- 영어 번역:Gauss, Carl Friedrich; Sabine, Elizabeth Juliana, trans. (1841). "General theory of terrestrial magnetism". In Taylor, Richard (ed.). Scientific Memoirs, Selected from the Transactions of Foreign Academies of Science and Learned Societies, and from Foreign Journals. London, England: Richard and John E. Taylor. pp. 184–251. 페이지 229 참조.
- 영어 번역:
- ^ 존 S. 벨로즈, "페센든과 마르코니: 금세기 첫 10년 동안의 다른 기술과 대서양 횡단 실험들은 2009-01-23년에 웨이백 머신에 보관되었습니다."1995년 9월 5일부터 7일까지 라디오 100년에 관한 국제 회의.
- ^ "Marconi and the History of Radio". IEEE Antennas and Propagation Magazine. 46.
- ^ Heaviside, Oliver (1902). "Telegraphy". Encyclopaedia Britannica. Vol. 33 (10th ed.). pp. 213–235. 무선 전신에 대해 말하자면, 헤비사이드는 헤르츠 전파가 대기에 퍼지는 것에 대해 추측했다.페이지 215부터: "상부 공기 중에 충분히 전도층이 있을 수 있습니다.만약 그렇다면, 말하자면, 파도가 어느 정도 그것을 따라잡을 것이다.그러면 한쪽은 바다, 다른 한쪽은 상층부가 될 것입니다."
- ^ Kennelly, A.E. (15 March 1902). "On the elevation of the electrically conducting strata of the earth's atmosphere". The Electrical World and Engineer. 39 (11): 473.
- ^ worldradiohistory.com: 라디오의 선구자 시절 단파방송 청취, 1923 1945년 제롬 S. Berg Quote: "..."라이선스를 취득해야 하는 것 외에, 아마추어는 일부 예외를 제외하고 200미터 이하의 범위(즉, 1500킬로미터를 넘는 범위)로 제한되었으며, 대부분 미개척이며 가치가 거의 없다고 생각되는 밴드였다.해군은 아마추어의 간섭이 가장 큰 원인이라고 생각했고, 그들이 길에서 멸종 희망에 찬 모습을 보게 되어 기뻤다.아마추어들의 관점에서 보면, 그들의 단파 스펙트럼의 발전은 연애라기보다는 엽총 결혼에서 시작되었다.하지만 그 모든 것이 바뀔 것이다...실험자들이 2~3mc 이상에서 과감하게 단파 전파와 방향성 등을 이해하기까지는 몇 년이 걸렸다.소위 말하는 짧은 파도는 신비로움으로 둘러싸여 있었다.또한 1928년 라디오 뉴스 발행인 휴고 건스백은 W2XAL이라는 전화를 사용하여 9700 Kc.에 단파 방송을 시작했다. "뉴사우스웨일스의 Aus-tralia 독자는 그가 WR-wave의 단파 방송을 듣고 있는 동안 우리에게 편지를 썼다"고 Gernback이 보도했다.음량을 줄이지 않으면 가족을 깨울 거예요이 모든 것이 약 10,000마일 거리에서!하지만 2XAL은 500와트 미만의 전력을 사용합니다. "6...1930년대는 단파방송의 황금기였다.단파는 또한 외딴 지역 사람들과의 의사소통을 용이하게 했다.아마추어 라디오는 모든 탐험의 기본 요소가 되었다...단파라는 용어는 일반적으로 상한 없이 1.5 mc 이상의 모든 것을 가리킵니다.", 백업
- ^ 1926년 11월 8일자 편지는 라디오 연구 위원회 장관 앞으로 보내졌다.
- 서한은 다음과 같이 인용되었다.
- 다음 항목도 참조하십시오.Ratcliffe, J.A. (1975). "Robert Alexander Watson-Watt". Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. 21: 549–568. 페이지 554 참조.
- ^ "Gakona HAARPoon 2017". 2017-02-19. Archived from the original on 2017-02-20.
- ^ "Firsts in the Space Race. From an Australian perspective". harveycohen.net. Archived from the original on 11 September 2017. Retrieved 8 May 2018.
- ^ "Elizabeth A. Essex-Cohen Ionospheric Physics Papers etc". harveycohen.net. Archived from the original on 11 September 2017. Retrieved 8 May 2018.
- ^ Chapman, Sydney (1950). "Upper atmospheric nomenclature". Journal of Geophysical Research. 55 (4): 395–399. Bibcode:1950JGR....55..395C. doi:10.1029/JZ055i004p00395. ISSN 0148-0227.
- ^ Yiğit, Erdal (27 July 2015). Atmospheric and Space Sciences: Neutral Atmospheres: Volume 1. ISBN 9783319215815.
- ^ http://glossary.ametsoc.org/wiki/Neutrosphere
- ^ Rose, D.C.; Ziauddin, Syed (June 1962). "The polar cap absorption effect". Space Science Reviews. 1 (1): 115. Bibcode:1962SSRv....1..115R. doi:10.1007/BF00174638. S2CID 122220113.
- ^ Yenne, Bill (1985). The Encyclopedia of US Spacecraft. Exeter Books (A Bison Book), New York. ISBN 978-0-671-07580-4. 페이지 12 에어로즈
- ^ 빌트자, 2001년
- ^ "International Reference Ionosphere". Ccmc.gsfc.nasa.gov. Archived from the original on 2011-02-23. Retrieved 2011-11-08.
- ^ Arikan, Toros; Singer, Andrew C. (2021). "Receiver Designs for Low-Latency HF Communications". IEEE Transactions on Wireless Communications. 20 (5): 3005–3015. doi:10.1109/TWC.2020.3046475. S2CID 233990323.
- ^ Lied, Finn (1967). High Frequency Radio Communications with Emphasis on Polar Problems. Advisory Group for Aerospace Research and Development. pp. 1–6.
- ^ "ION Fellow - Mr. John A. Klobuchar". www.ion.org. Archived from the original on 4 October 2017. Retrieved 8 May 2018.
- ^ "Ionospheric Correction Algorithm for Galileo Single Frequency Users" (PDF). Galileo Open Service. Archived (PDF) from the original on 10 February 2018. Retrieved 9 February 2018.
- ^ "Mars Express: First global map of martian ionosphere". Archived from the original on 2015-09-10. Retrieved 2015-10-31.
- ^ NASA/JPL: 타이탄 대기권 2011년 5월 11일 웨이백 머신에 보관 2010년 08월 25일
레퍼런스
- Davies, Kenneth (1990). Ionospheric Radio. IEE Electromagnetic Waves Series #31. London, UK: Peter Peregrinus Ltd/The Institution of Electrical Engineers. ISBN 978-0-86341-186-1.
- Hargreaves, J. K. (1992). The Upper Atmosphere and Solar-Terrestrial Relations. Cambridge University Press.
- Kelley, M. C. (2009). The Earth's Ionosphere: Plasma Physics and Electrodynamics (2nd ed.). Academic Press. ISBN 9780120884254.
- McNamara, Leo F. (1994). Radio Amateurs Guide to the Ionosphere. ISBN 978-0-89464-804-5.
- Rawer, K. (1993). Wave Propagation in the Ionosphere. Dordrecht: Kluwer Academic Publ. ISBN 978-0-7923-0775-4.
- Bilitza, Dieter (2001). "International Reference Ionosphere 2000" (PDF). Radio Science. 36 (2): 261–275. Bibcode:2001RaSc...36..261B. doi:10.1029/2000RS002432. hdl:2060/19910021307. S2CID 116976314.
- J. Lilensten, P.-L. Bleley: Du Soleil ar la Terre, Aéronomie et méorologie de l'espace, Collection Grenoble Sciences, University Joseph Fourier Grenoble I, 2000.ISBN 978-2-86883-467-6.
- P.-L. Bleley, D.알케이데:전리층, 위치: Y. Kamide, A.Chian, 태양-지구 환경 핸드북, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 189–220, 2007.doi:10.1007/11367758_8
- Volland, H. (1984). Atmospheric Electrodynamics. Berlin: Springer Verlag.
- Schunk, R. W.; Nagy, A. F. (2009). "Ionospheres: Physics, Plasma Physics, and Chemistry". Eos Transactions (2nd ed.). 82 (46): 556. Bibcode:2001EOSTr..82..556K. doi:10.1029/01EO00328. ISBN 9780521877060.
외부 링크


- SWPC의 Radio User's Page, Gehred, Paul 및 Norm Cohen.
- 암사트-이탈리아 이온권 전파 프로젝트 (ESA SWENET 웹사이트)
- NZ4O 태양공간 날씨 및 지자기 데이터 아카이브
- NZ4O 160m (중주파)전파이론에 따르면 160m(MF/HF)의 미스테리한 전파 발생에 대한 평신도 수준의 설명
- USGS 지자기 프로그램
- 브리태니커 백과사전, 이온권 및 자기권
- 현재 우주 기상 조건
- 현재 태양 X선 플럭스
- 슈퍼 듀얼 오로라 레이더 네트워크
- 유럽 비간섭 산란 레이더 시스템