Некогерентное рассеяние - это разновидность явления рассеяния в физике . Этот термин чаще всего используется, когда речь идет о рассеянии электромагнитной волны (обычно световой или радиочастоты) случайными колебаниями в газе частиц (чаще всего электронов).
Наиболее известный практическое применение известно как некогерентное рассеяние теория РЛСА, наземная техника для исследования земной ионосферы , впервые предложенного профессор Уильяма Э. Гордон в 1958 году [1] радиолокационный луч рассеяние от электронов в ионосфере плазмы создает возврат некогерентного рассеяния. Когда электромагнитная волна передается через атмосферу, каждый из электронов ионосферной плазмы по существу действует как антенна.возбуждается падающей волной, и волна повторно излучается электроном. Поскольку все электроны движутся с разными скоростями в результате динамики ионосферы и случайного теплового движения, отражение от каждого электрона также смещено по Допплеру . Затем приемник на земле принимает сигнал, состоящий из суперпозиции повторно излучаемых волн от всех электронов на пути приходящей волны. Поскольку положительно заряженные ионы, также присутствующие в ионосфере, на несколько порядков массивнее, они не так легко возбуждаются приходящей электромагнитной волной, как электроны, поэтому они не излучают повторно сигнал. Однако электроны стремятся оставаться рядом с положительно заряженными ионами. В результате функция распределения ионосферных электронов модифицируется более медленными и более массивными положительными ионами - флуктуации электронной плотности связаны с температурой, распределением масс и движением ионов. Сигнал некогерентного рассеяния позволяет измерять плотность электронов , температуру ионов и температуру 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 достигают приемника, что соответствует большей интенсивности эха в приемнике. Поскольку количество энергии, отраженной отдельным электроном, известно, приемник может использовать измеренную общую интенсивность для определения электронной плотности 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 многих отдельных отражений со смещением Доплера. Тогда ширина диапазона соответствует 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 тепловое поведение электронов и ионов различается. Ионы на несколько порядков 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 как единое целое, то в полученных данных также будет общий доплеровский сдвиг. Это можно увидеть как сдвиг средней частоты, который показывает общий дрейф ионов в ионосфере.
Ионосферный состав
Смотрите также
Рекомендации
- Перейти ↑ Gordon, W. (ноябрь 1958). «Некогерентное рассеяние радиоволн свободными электронами с приложениями к исследованию космоса с помощью радара». Труды ИРЭ . 46 (11): 1824–1829. DOI : 10.1109 / JRPROC.1958.286852 .
- ^ https://www.haystack.mit.edu/atm/mho/instruments/isr/isTutorial.html
Внешние ссылки
- Домашняя страница EISCAT - об EISCAT , European Incoherent Scatter
- Домашняя страница обсерватории Миллстоун-Хилл - об обсерватории Миллстоун-Хилл
- Учебник по некогерентному рассеянию - с веб-сайта MIT Haystack Observatory.
- Локации некогерентного рассеяния - карта мировых эксплуатационных радаров некогерентного рассеяния
- AMISR - усовершенствованный модульный радар некогерентного рассеяния