Niespójne rozproszenie

Rozpraszanie niespójne jest rodzajem zjawiska rozpraszania w fizyce . Termin ten jest najczęściej używany w odniesieniu do rozpraszania fali elektromagnetycznej (zwykle światła lub częstotliwości radiowej) przez przypadkowe fluktuacje gazu cząstek (najczęściej elektronów).

Najbardziej znanym praktycznym zastosowaniem jest teoria niespójnego radaru rozpraszającego, naziemna technika badania jonosfery Ziemi, po raz pierwszy zaproponowana przez profesora Williama E. Gordona w 1958 r. Wiązka radarowa rozpraszająca elektrony w plazmie jonosferycznej tworzy niespójny powrót rozproszenia . Kiedy fala elektromagnetyczna jest przenoszona przez atmosferę, każdy z elektronów plazmy jonosferycznej zasadniczo działa jak antena wzbudzony przez nadchodzącą falę, a fala jest ponownie wypromieniowana z elektronu. Ponieważ wszystkie elektrony poruszają się z różnymi prędkościami w wyniku dynamiki jonosfery i losowego ruchu termicznego, odbicie od każdego elektronu jest również Dopplerowskie przesunięty. Odbiornik na ziemi otrzymuje następnie sygnał składający się z superpozycji ponownie wypromieniowanych fal ze wszystkich elektronów na ścieżce nadchodzącej fali. Ponieważ dodatnio naładowane jony obecne również w jonosferze są o rząd wielkości masywniejsze, nie są tak łatwo wzbudzane przez nadchodzącą falę elektromagnetyczną jak elektrony, więc nie emitują ponownie sygnału. Jednak elektrony mają tendencję do pozostawania blisko dodatnio naładowanych jonów. W rezultacie funkcja rozkładu elektronów jonosferycznych jest modyfikowana przez znacznie wolniejsze i masywniejsze jony dodatnie — fluktuacje gęstości elektronów odnoszą się do temperatury jonów, rozkładu masy i ruchu. Niespójny sygnał rozproszenia umożliwia pomiar gęstość elektronów , temperatura jonów i temperatury elektronów , skład jonów i prędkość plazmy.

Rodzaje niespójnych obserwacji radarowych z rozproszeniem

Gęstość elektronów

Jeśli w jonosferze znajduje się większa ilość elektronów, do odbiornika dotrze więcej indywidualnie odbitych fal elektromagnetycznych, co odpowiada większej intensywności echa w odbiorniku. Ponieważ znana jest ilość energii odbitej przez pojedynczy elektron, odbiornik może wykorzystać zmierzone całkowite natężenie do określenia gęstości elektronów w wybranym obszarze.

Temperatura jonów i elektronów

Ponieważ każdy z pojedynczych elektronów i jonów wykazuje przypadkowy ruch termiczny, odebrane echo nie będzie miało dokładnie takiej częstotliwości, z jaką zostało przesłane. Zamiast tego sygnał będzie się składał z zakresu częstotliwości zbliżonych do oryginalnej częstotliwości, ponieważ jest to superpozycja wielu indywidualnych odbić z przesunięciem Dopplera. Szerokość tego zakresu odpowiada zatem temperaturze jonosfery. Wyższa temperatura powoduje większą prędkość termiczną, co skutkuje większym przesunięciem Dopplera i większym rozkładem odbieranej częstotliwości. Należy jednak zauważyć, że zachowanie termiczne różni się w przypadku elektronów i jonów. Jony są o rzędy wielkości masywniejsze i nie oddziałują z wypromieniowanym ciepłem w taki sam sposób, jak robią to elektrony. W rezultacie temperatura elektronów i temperatura jonów różnią się.

Dryf jonowy

Jeśli plazma jonosferyczna jest w ruchu jako całość, nastąpi również ogólne przesunięcie Dopplera w otrzymanych danych. Można to postrzegać jako przesunięcie średniej częstotliwości, które ujawnia ogólny dryf jonów w jonosferze.

Skład jonosferyczny

Zobacz też

Linki zewnętrzne


Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Incoherent_scatter&oldid=1134784998 ”