Некогерентный разброс

Некогерентное рассеяние — это тип явления рассеяния в физике . Этот термин чаще всего используется, когда речь идет о рассеянии электромагнитной волны (обычно света или радиочастоты) случайными колебаниями в газе частиц (чаще всего электронов).

Наиболее известное практическое применение известно как теория радаров некогерентного рассеяния — наземный метод изучения ионосферы Земли , впервые предложенный профессором Уильямом Э. Гордоном в 1958 году. ^[1] Луч радара , рассеивающийся на электронах в ионосферной плазме, создает некогерентное рассеяние. Когда электромагнитная волна передается через атмосферу, каждый из электронов ионосферной плазмы по существу действует как антенна, возбуждаемая приходящей волной, и волна переизлучается от электрона. Поскольку все электроны движутся с разными скоростями в результате динамики ионосферы и случайного теплового движения, отражение каждого электрона также имеет доплеровское смещение. Приемник на земле затем получает сигнал, состоящий из суперпозиции переизлученных волн от всех электронов на пути падающей волны. Поскольку положительно заряженные ионы, также присутствующие в ионосфере, на несколько порядков более массивны, они не так легко возбуждаются приходящей электромагнитной волной, как электроны, поэтому они не переизлучают сигнал. Однако электроны имеют тенденцию оставаться вблизи положительно заряженных ионов. В результате функция распределения ионосферных электронов модифицируется гораздо более медленными и более массивными положительными ионами — флуктуации электронной плотности связаны с температурой ионов, массовым распределением и движением. Некогерентный сигнал рассеяния позволяет измерять плотность электронов , температура ионов и температуры электронов , состав ионов и скорость плазмы.

Типы радиолокационных наблюдений некогерентного рассеяния

Электронная плотность

Если в ионосфере присутствует большее количество электронов, то будет больше индивидуально отраженных электромагнитных волн, которые достигнут приемника, что соответствует большей интенсивности эха в приемнике. Поскольку количество энергии, отраженной отдельным электроном, известно, приемник может использовать измеренную общую интенсивность для определения плотности электронов 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 с доплеровским сдвигом. Ширина диапазона соответствует тогда 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 термическое поведение электронов и ионов различается. Ионы на порядки массивнее и не взаимодействуют с излучаемым теплом так, как электроны. В результате температура электронов и температура ионов различаются.

Ионный дрейф

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

Ионосферный состав

См. также

Ссылки

^ Гордон, В. (ноябрь 1958 г.). «Некогерентное рассеяние радиоволн свободными электронами с применением к исследованию космоса с помощью радаров». Труды ИРЭ . 46 (11): 1824–1829. дои : 10.1109/JRPROC.1958.286852 . S2CID 51635092 .
^ «Геокосмос» .

Внешние ссылки

Домашняя страница EISCAT - о EISCAT , европейском некогерентном рассеянии
Домашняя страница обсерватории Миллстоун-Хилл - об обсерватории Миллстоун-Хилл
Учебное пособие по некогерентному рассеянию. Архивировано 2 сентября 2006 г. на Wayback Machine - с MIT Haystack Observatory. веб-сайта
Места некогерентного рассеяния - карта действующих в мире радаров некогерентного рассеяния
AMISR - Усовершенствованный модульный радар некогерентного рассеяния

Эта статья об науке незавершена . атмосферной Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

Эта рассеянию статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

Эта оптике статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[1] Гордон, В. (ноябрь 1958 г.). «Некогерентное рассеяние радиоволн свободными электронами с применением к исследованию космоса с помощью радаров». Труды ИРЭ . 46 (11): 1824–1829. дои : 10.1109/JRPROC.1958.286852 . S2CID 51635092 .

[2] «Геокосмос» .

[1]

[2]