Earth–ionosphere waveguide
பூமி-அயனி மண்டல அலை வழிகாட்டி என்பது அயனி மண்டலத்தின் தரை மற்றும் எல்லைக்கு இடையிலான இடைவெளியில் சில ரேடியோ அலைகள் பரவக்கூடிய நிகழ்வைக் குறிக்கிறது. அயனி மண்டலத்தில் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்கள் இருப்பதால், அது ஒரு கடத்தியாக செயல்பட முடியும். பூமி ஒரு தரை தளமாக செயல்படுகிறது, இதன் விளைவாக வரும் குழி ஒரு பெரிய அலை வழிகாட்டியாக செயல்படுகிறது. மிகக் குறைந்த அதிர்வெண் (ஈஎல்எஃப்) (<3 கிலோஹெர்ட்ஸ்) மற்றும் மிகக் குறைந்த அதிர்வெண் (விஎல்எஃப்) (3-30 கிலோஹெர்ட்ஸ்) சமிக்ஞைகள் இந்த அலை வழிகாட்டியில் திறம்பட பரவ முடியும். உதாரணமாக, மின்னல் தாக்குதல்கள் ரேடியோ வளிமண்டலம் எனப்படும் ஒரு சமிக்ஞையை வெளியிடுகின்றன, அவை பல ஆயிரக்கணக்கான கிலோமீட்டர்கள் பயணிக்க முடியும், ஏனெனில் அவை பூமிக்கும் அயனி மண்டலத்திற்கும் இடையில் உள்ளன. அலை வழிகாட்டியின் உலகளாவிய இயல்பு ஒரு குழி போன்ற அதிர்வுகளை உருவாக்குகிறது, அவை ~ 7 ஹெர்ட்ஸில் உள்ளன. அயனி மண்டலத்திற்குள் ரேடியோ பரப்புதல் அதிர்வெண், நிகழ்வின் கோணம், நாளின் நேரம், பருவம், பூமியின் காந்தப்புலம் மற்றும் சூரிய செயல்பாடு ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது. செங்குத்து நிகழ்வுகளில், எஃப்-அடுக்கு அதிகபட்சத்தின் (எலக்ட்ரான் அடர்த்தியில்) எலக்ட்ரான் பிளாஸ்மா அதிர்வெண்ணை (ஹெர்ட்ஸில்) விட பெரிய அதிர்வெண்களைக் கொண்ட அலைகள் அயனி மண்டலத்தின் வழியாக கிட்டத்தட்ட இடையூறு இல்லாமல் பரவ முடியும். குறைவான அதிர்வெண்களைக் கொண்ட அலைகள் அயனி மண்டல டி-, ஈ-மற்றும் எஃப்-அடுக்குகளுக்குள் பிரதிபலிக்கின்றன. பகல் நேர நிலைமைகளின் போது 8-15 MHz வரிசையில் உள்ளது. சாய்ந்த நிகழ்வுக்கு, முக்கியமான அதிர்வெண் அதிகமாகிறது. மிகக் குறைந்த அதிர்வெண்கள் (விஎல்எஃப்ஃ 3-30 கிலோஹெர்ட்ஸ்) மற்றும் மிகக் குறைந்த அதிர்வெண்கள் (இஎல்எஃப்ஃ <3 கிலோஹெர்ட்ஸ்) அயனி மண்டல டி-மற்றும் குறைந்த ஈ-அடுக்கில் பிரதிபலிக்கின்றன. புவி காந்தப்புலக் கோடுகள் வழியாக மின்னல் சமிக்ஞைகளின் விசிலர் பரப்புதல் ஒரு விதிவிலக்கு. விஎல்எஃப் அலைகளின் அலைநீளங்கள் (10-100 கிமீ) ஏற்கனவே அயனி மண்டல டி-அடுக்கின் உயரத்துடன் (பகலில் சுமார் 70 கிமீ மற்றும் இரவில் 90 கிமீ) ஒப்பிடத்தக்கவை. எனவே, கதிர் கோட்பாடு குறுகிய தூரங்களில் பரவுவதற்கு மட்டுமே பொருந்தும், அதே நேரத்தில் முறை கோட்பாடு பெரிய தூரங்களுக்கு பயன்படுத்தப்பட வேண்டும். பூமியின் மேற்பரப்புக்கும் அயனி மண்டல டி-அடுக்குக்கும் இடையிலான பகுதி விஎல்எஃப்-மற்றும் ஈஎல்எஃப்-அலைகளுக்கான அலை வழிகாட்டி போல செயல்படுகிறது. அயனி மண்டல பிளாஸ்மா மற்றும் புவி காந்தப்புலத்தின் முன்னிலையில், அயனிகளின் கைரோ அதிர்வெண்ணை (சுமார் 1 ஹெர்ட்ஸ்) விட பெரிய அதிர்வெண்களுக்கு மின்காந்த அலைகள் உள்ளன. கைரோ அதிர்வெண்ணை விட சிறிய அதிர்வெண்களைக் கொண்ட அலைகள் ஹைட்ரோ காந்த அலைகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. வினாடிகள் முதல் நிமிடங்கள் வரையிலான காலங்களைக் கொண்ட புவி காந்த துடிப்புகள் மற்றும் ஆல்ஃப்வென் அலைகள் அந்த வகை அலைகளைச் சேர்ந்தவை. பரிமாற்ற செயல்பாடு ஒரு குறுகிய செங்குத்து கம்பி ஆண்டெனாவின் முன்மாதிரி ஒரு செங்குத்து மின்சார ஹெர்ட்ஸ் இருமுனை ஆகும், இதில் அதிர்வெண் f இன் மின்சார மாற்று நீரோட்டங்கள் பாய்கின்றன. பூமி-அயனி மண்டல அலை வழிகாட்டிக்குள் உள்ள மின்காந்த அலைகளின் கதிர்வீச்சை ஒரு பரிமாற்ற செயல்பாடு T (ρ, ω) மூலம் விவரிக்க முடியும்ஃ இங்கு Ez என்பது டிரான்ஸ்மிட்டரிலிருந்து ρ தூரத்தில் உள்ள ரிசீவரில் உள்ள மின்சார புலத்தின் செங்குத்து கூறு, Eo என்பது இலவச இடத்தில் ஒரு ஹெர்ட்சியன் இருமுனையின் மின்சார புலம் மற்றும் கோண அதிர்வெண் ஆகும். இலவச இடத்தில், அது. பரிமாற்றச் செயல்பாடு அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்தது என்பதால், பூமி-அயனி மண்டல அலை வழிகாட்டி சிதறுகிறது என்பது தெளிவாகிறது. இதன் பொருள் அலைகளின் கட்டம் மற்றும் குழு வேகம் அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்தது. ரே கோட்பாடு வி. எல். எஃப் வரம்பில், பரிமாற்ற செயல்பாடு என்பது தரை அலைகளின் கூட்டுத்தொகையாகும், இது நேரடியாக ரிசீவரை அடைகிறது மற்றும் அயனி மண்டல டி-அடுக்கில் பிரதிபலிக்கும் மல்டிஹாப் வான அலைகள் (படம் 1). உண்மையான பூமியின் மேற்பரப்பைப் பொறுத்தவரை, தரை அலை சிதறடிக்கப்பட்டு, கதிர் பாதையில் உள்ள ஆரோகிராஃபியைப் பொறுத்தது. இருப்பினும், குறுகிய தூரங்களில் உள்ள வி. எல். எஃப் அலைகளைப் பொறுத்தவரை, இந்த விளைவு சிறிய முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது, மேலும் பூமியின் பிரதிபலிப்பு காரணி முதல் தோராயத்தில் உள்ளது. குறுகிய தூரங்களில், முதல் ஹாப் ஸ்கை அலை மட்டுமே முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது. டி-அடுக்கை ஒரு காந்தச் சுவர் () மூலம் ஒரு நிலையான எல்லையுடன் ஒரு மெய்நிகர் உயரத்தில் எச் மூலம் உருவகப்படுத்தலாம், அதாவது பிரதிபலிப்பு புள்ளியில் 180 டிகிரி கட்டம் தாண்டுதல். உண்மையில், டி-அடுக்கின் எலக்ட்ரான் அடர்த்தி உயரத்துடன் அதிகரிக்கிறது, மேலும் படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி அலை வரம்புக்குட்பட்டது. தரையின் கதிர் பாதைகளுக்கும் முதல் வான அலைக்கும் இடையிலான வேறுபாடு அரை அலைநீளம் (அல்லது 180 டிகிரி கட்ட வேறுபாடு) என்றால் தரை அலை மற்றும் முதல் ஹாப் அலை ஆகியவற்றின் கூட்டுத்தொகை குறுக்கீடு மினிமாவுடன் ஒரு குறுக்கீடு வடிவத்தைக் காட்டுகிறது. தரை அலைக்கும் முதல் வான அலைக்கும் இடையிலான தரையில் கடைசி குறுக்கீடு குறைந்தபட்சம் (z = 0) c ஒளியின் வேகத்துடன் கிடைமட்ட தூரத்தில் உள்ளது. படம் 3 இன் எடுத்துக்காட்டில், இது சுமார் 500 கிமீ தூரத்தில் உள்ளது. அலை முறை கோட்பாடு வி. எல். எஃப் அலைகளின் கதிர் பரப்புதல் கோட்பாடு அதிக தூரத்தில் உடைகிறது, ஏனெனில் இந்த அலைகளின் கூட்டுத்தொகையில் தொடர்ச்சியான மல்டிஹாப் ஸ்கை அலைகள் உள்ளன, மேலும் தொகை வேறுபடுகிறது. கூடுதலாக, கோள பூமியை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது அவசியம். பூமி-அயனி மண்டல அலை வழிகாட்டியில் உள்ள ஐகென்-மோட்களின் கூட்டுத்தொகையாக இருக்கும் முறை கோட்பாடு இந்த தூர வரம்பில் செல்லுபடியாகும். அலை முறைகள் அவற்றின் செங்குத்து மின்சார புலம் கூறுகளின் நிலையான செங்குத்து கட்டமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை கீழே அதிகபட்ச வீச்சுகள் மற்றும் அலை வழிகாட்டியின் மேற்புறத்தில் பூஜ்ஜிய வீச்சுகள் உள்ளன. அடிப்படை முதல் முறையைப் பொறுத்தவரை, இது கால் அலைநீளம் ஆகும். அதிர்வெண் குறைந்து வருவதால், கட்ஆஃப் அதிர்வெண்ணில் ஐகென் மதிப்பு கற்பனையாக மாறுகிறது, அங்கு முறை ஒரு ஈவான்சென்ட் அலைக்கு மாறுகிறது. முதல் முறைக்கு, இது கீழே நிகழ்கிறது, அதற்கு கீழே அந்த முறை பரவாது (படம் 4). எனவே, அடிப்படையில் முதல் இரண்டு முறைகள் மட்டுமே அலை பரப்புதலில் ஈடுபட்டுள்ளன இந்த இரண்டு முறைகளுக்கு இடையிலான முதல் குறுக்கீடு குறைந்தபட்சம் கதிர் கோட்பாட்டின் கடைசி குறுக்கீடு குறைந்தபட்சம் () அதே தூரத்தில் உள்ளது, இது இரண்டு கோட்பாடுகளின் சமநிலையைக் குறிக்கிறது படம் 3 இல் காணப்படுவது போல், முறை குறுக்கீடு மினிமாவுக்கு இடையிலான இடைவெளி நிலையானது மற்றும் இந்த எடுத்துக்காட்டில் சுமார் 1000 கிமீ ஆகும். முதல் முறை சுமார் 1500 கி. மீ. க்கும் அதிகமான தூரத்தில் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது, ஏனெனில் இரண்டாவது முறை முதல் முறையை விட வலுவாக குறைக்கப்படுகிறது. ELF அலைகளின் வரம்பில், முறை கோட்பாடு மட்டுமே பொருத்தமானது. அடிப்படை முறை பூஜ்ஜிய முறை (படம் 4) ஆகும். டி-அடுக்கு இங்கே ஒரு மின்சார சுவராக மாறுகிறது (ரி = 1). அதன் செங்குத்து அமைப்பு வெறுமனே உயரத்துடன் செங்குத்து மின்சார புலம் மாறிலி ஆகும். குறிப்பாக, பூமியின் சுற்றளவின் ஒருங்கிணைந்த பகுதியாக இருக்கும் மற்றும் பூமியின் ஆரத்துடன் அதிர்வெண் கொண்ட அலைகளுக்கு ஒரு அதிர்வு பூஜ்ஜிய முறை உள்ளது. முதல் அதிர்வு சிகரங்கள் 7.5,15 மற்றும் 22,5 ஹெர்ட்ஸ் ஆகும். இவை ஷூமான் அதிர்வுகள். மின்னலில் இருந்து வரும் நிறமாலை சமிக்ஞைகள் அந்த அதிர்வெண்களில் பெருக்கப்படுகின்றன. அலை வழிகாட்டி பண்புகள் மேலே உள்ள விவாதம் முறை மற்றும் கதிர் கோட்பாட்டின் எளிய படத்தை மட்டுமே விளக்குகிறது. மேலும் விரிவான சிகிச்சைகளுக்கு ஒரு பெரிய கணினி நிரல் தேவைப்படுகிறது. குறிப்பாக, அலை வழிகாட்டியின் கிடைமட்ட மற்றும் செங்குத்து ஒத்திசைவற்ற தன்மைகளின் சிக்கலைத் தீர்ப்பது கடினம். பூமியின் வளைவின் விளைவு என்னவென்றால், ஆன்டிபோட் அருகே புலத்தின் வலிமை சற்று அதிகரிக்கிறது. பூமியின் காந்தப்புலத்தின் செல்வாக்கின் காரணமாக, ஊடகம் அனிசோட்ரோபிக் ஆகிறது, இதனால் அயனி மண்டல பிரதிபலிப்பு காரணி உண்மையில் ஒரு மேட்ரிக்ஸ் ஆகும். இதன் பொருள் என்னவென்றால், அயனி மண்டல டி-அடுக்கில் பிரதிபலித்த பிறகு செங்குத்தாக துருவமுனைக்கப்பட்ட சம்பவ அலை செங்குத்தாகவும் கிடைமட்டமாகவும் துருவமுனைக்கப்பட்ட அலைகளுடன் உரையாடுகிறது. மேலும், புவி காந்தப்புலம் விஎல்எஃப் அலைகளின் தொடர்ச்சியற்ற தன்மைக்கு வழிவகுக்கிறது. கிழக்கிலிருந்து மேற்கே பரவும் அலைகள் நேர்மாறாக இருப்பதை விட மிகவும் வலுவாக குறைக்கப்பட்டுள்ளன. குறைந்தபட்ச ஆழமான குறுக்கீட்டின் தூரத்திற்கு அருகில் ஒரு கட்டம் நழுவுவதாகத் தெரிகிறது. சூரிய உதயம் மற்றும்/அல்லது சூரிய அஸ்தமனத்தின் போது, முதல் வான அலையின் மீளமுடியாத நடத்தை காரணமாக சில நேரங்களில் 360 டிகிரி ஒரு கட்ட ஆதாயம் அல்லது இழப்பு உள்ளது. பூமி-அயனோஸ்பியர் அலை வழிகாட்டியின் சிதறல் பண்புகள் 10000 கிமீ தூரம் வரை அருகிலுள்ள அதிர்வெண்களில் மின்னல் சமிக்ஞைகளின் (ஸ்ஃபெரிக்ஸ்) குழு நேர தாமதத்தின் வேறுபாட்டை அளவிடுவதன் மூலம் இடியுடன் கூடிய செயல்பாட்டைக் கண்டறிய பயன்படுத்தப்படலாம். ஷூமான் அதிர்வுகள் உலகளாவிய மின்னல் செயல்பாட்டை தீர்மானிக்க அனுமதிக்கின்றன. மேலும் காண்கஃ Alfvén ஒத்ததிர்வு வளிமண்டல குழாய் குறுகிய அலை வானொலி வானொலி அலை வெப்ப மண்டல குழாய் குறிப்புகள் மற்றும் குறிப்புகள் மேற்கோள்கள் மின்காந்தவியல் அயனி மண்டல வானொலி அதிர்வெண் பரப்புதல்