Nesouvislý rozptyl - Incoherent scatter

Nesouvislý rozptyl je typem rozptylu v fyzika. Termín se nejčastěji používá, když se odkazuje na rozptyl elektromagnetické vlny (obvykle světelné nebo rádiové frekvence) náhodnými výkyvy v plynu částic (nejčastěji elektronů).

Nejznámější praktická aplikace je známá jako nekoherentní teorie rozptylového radaru, pozemní technika pro studium Země ionosféra poprvé navrhl profesor William E. Gordon v roce 1958.[1] A radar rozptyl paprsku elektrony v ionosféře plazma vytváří nekoherentní zpětný rozptyl. Když se elektromagnetická vlna přenáší atmosférou, každá z nich elektrony v ionosféře plazma v podstatě funguje jako anténa buzení příchozí vlnou a vlna je znovu vyzařována z elektronu. Jelikož se všechny elektrony pohybují různými rychlostmi v důsledku ionosférické dynamiky a náhodného tepelného pohybu, odraz od každého elektronu je také Doppler posunul. Přijímač na zemi poté přijímá signál složený ze superpozice znovu vyzařovaných vln ze všech elektronů v cestě přicházející vlny. Vzhledem k tomu, že kladně nabité ionty přítomné také v ionosféře jsou řádově masivnější, nejsou příchozí elektromagnetickou vlnou tak snadno vzrušeny, jako jsou elektrony, takže nevyzařují signál znovu. Elektrony však mají tendenci zůstat blízko kladně nabitých iontů. Výsledkem je, že distribuční funkce ionosférických elektronů je modifikována mnohem pomalejšími a masivnějšími kladnými ionty - fluktuace elektronové hustoty souvisí s teplotou iontů, distribucí hmoty a pohybem. Nesoudržný rozptylový signál umožňuje měření elektronová hustota, teplota iontů a elektron teploty, složení iontů a rychlost plazmy.

Druhy pozorování nekoherentního rozptylového radaru (ISR)

Hustota elektronů

Pokud je v ionosféře přítomno větší množství elektronů, pak se do přijímače dostanou individuálně odražené elektromagnetické vlny, což odpovídá větší intenzitě ozvěny v přijímači. Jelikož je známo množství energie odražené jednotlivým elektronem, může přijímač použít celkovou měřenou intenzitu k určení hustoty elektronů ve vybrané oblasti. [2]

Teplota iontů a elektronů

Vzhledem k tomu, že každý z jednotlivých elektronů a iontů vykazuje náhodný tepelný pohyb, nebude přijatá ozvěna na přesné frekvenci, ve které byla vysílána. Namísto toho bude signál složen z rozsahu frekvencí blízkých původní frekvenci, protože je to superpozice mnoha jednotlivých Dopplerově posunutých odrazů. Šířka rozsahu pak odpovídá teplotě ionosféry. Vyšší teplota má za následek vyšší 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. Ionty jsou řádově masivnější a neinteragují s vyzařovaným teplem stejným způsobem jako elektrony. Ve výsledku se liší teplota elektronů a teplota iontů.

Ion Drift

Pokud je ionosférická plazma v pohybu jako celek, dojde také také k celkovému Dopplerovu posunu v přijatých datech. To lze považovat za posun střední frekvence, který odhaluje celkový iontový drift v ionosféře.

Ionosférické složení

Viz také

Reference

  1. ^ Gordon, W. (listopad 1958). "Nekoherentní rozptyl rádiových vln volnými elektrony s aplikacemi pro průzkum vesmíru pomocí radaru". Sborník IRE. 46 (11): 1824–1829. doi:10.1109 / JRPROC.1958.286852.
  2. ^ https://www.haystack.mit.edu/atm/mho/instruments/isr/isTutorial.html

externí odkazy