Свойства ионосферы. В литературе fl, 31] приведены подробные сведения о свойствах ионосферы. Поэтому ниже ограничимся лишь весьма краткими сведениями, представляющими наибольший интерес для радиолюбителей.

80 90 100 110 120 130

150 160 170 180 190 200

в 8 10 20 40 SO 80100 200 400 BOO 1000

:. 4.15. Изменение урови (ftjv = ho = 50 M, /=144 МГц)

Рис. 4.15. Изменение уровня затухания вдоль трассы ..........ЛГц-

Слой D - ЭТО самый нижний слой ионосферы, который расположен на высоте от 60 до 90 км, а его максимальная плотность соответствует высоте 75 км. Плотность свободных электронов в этом слое сравнительно небольшая: (2-7) 10* эл/м. Слой обязан своим существованием ионизации окиси азота N0 ультрафиолетовой компонентой светового излучения. Плотность электронов в этом слое максимальна в полдень, а после захода солнца резко падает. Считается, что слой D не может быть использован для переизлучения радиоволн.

Слой Е и Ее. Слой Е обладает значительной плотностью электронов, составляющей (4-10)10 эл/м и поэтому представляет собой хороший переотражатель для радиоволн диапазона КВ.

На высотах, соответствующих слою Е, достаточно часто возникают спорадические локальные отражающие слои Ее. Причина их появления до сих пор не выяснена полностью. Спорадический слой £о может возникнуть на высотах от 50 км до 150 км и часто перемещается с большой скоростью (до нескольких сотен километров в час) в западном направлении. Плотность электронов в спорадических слоях Ее очень высока, и хотя время их существования ие превышает нескольких десятков минут, эти слои могут играть (и играют) важную роль в установлении радиолюбительских связей на верхних частотах KB диапазона и в диапазоне УКВ.

До сих пор не доказана полная корреляция между солнечной активностью и возникновением спорадических слоев £с- Достаточно хорошо доказана другая закономерность, а именно вероятность возникновения слоев £0 зависит от времени года. Обработка результатов наблюдений, проведенных за семилетний период (1964- 1970 гг.), показала, что наибольшая продолжительность радносвя-зей за счет переотраження от слоев Ее приходится иа июнь и составляет около 44 тыс. минут, а минимальная продолжительность - иа декабрь (рис. 4.16а).

Эксперименты показали, что число возникновений спорадических слоев Ее в июне составляет около 220 и наблюдаются они в основном между 12 час и 24 час. В декабре число возникновений слоев Ее резко уменьшается (до 15), причем эти слои возникают в основном в вечерние часы (рис. 4.166, е).

S0 4а 30 у 20 10

30 Ч> 20

ППпП

I I ШЖ1 жшшжхлш Месяц!)/ а)

т 19S8 то

Годы

6 12 18 24 /1ето -ШШесяцы) Час 20г

В 12 18 24 Зима (Ш месяц) Часы

Рис. 4.!6. Результаты экспериментальных исследований радиосвязей с использованием отражения от слоев

а, б, в - статистические данные соответственно о сезонном, годовом и суточном ходе числа радиосвязей иа частоте 50 МГц: г - зависимость процента времени, в течение которого возможно осуществление радиосвязи с помощью отражения от слоев f, от рабочей частоты

Наблюдалась определенная закономерность возникновения распространения радиоволн За счет переотражения от слоя Ее для различных частотных диапазонов. Если критическая частота спорадического слоя Ее /кр=30 МГц, то этот слой позволяет осуществить радиосвязь с отдаленными радиостанциями в диапазоне 10 м. С ростом частоты /нр появляется возможность осуществить

прием сигналов телевизионного вещания отдаленных телецентров, работающих в диапазоне около 50 МГц. Если / р достигает значений 60-70 МГц, то можно принимать очень отдаленные станции, работающие в диапазоне 144 МГц (рис 4.16г).

Эксперименты показали, что лишь сравнительно небольшая часть слоя Ее играет существенную роль в процессе отражения радиоволн и что эта область может достаточно быстро перемещаться.

Слой F играет большую роль в радиосвязи; благодаря этому слою возможна организация протяженных радиолиний связи в диапазоне КВ.

В течение дня наблюдается увеличение плотности электронов в двух областях слоя F, получивших названия Fi и Ег- Возможность возникновения слоя Ft мало зависит от времени года. Слой Fi, как и слой Е, исчезает после захода солнца. Слой F характеризуется большей неоднородностью плотности электронов, имеет большее время существования и не исчезает ночью. Правда, в ночное время высота слоя F2 уменьшается; также уменьшается в ночное время и плотность электронов.

Максимальная плотность электронов в слое Fi достигает 4-10 эл/м, и поэтому для радиосвязи этот слой играет меньшую роль, чем F2, в котором плотность электронов достигает 2-10 эл/.м.

Выше слоя F находится слой G (на высотах 700...800 км), который играет незначительную роль в организации радиолиний связи.

Плотность электронов во всех слоях и, следовательно, условия распространения радиоволн существенным образом зависят от состояния Солнца, точнее, от состояния поверхности Солнца (рис. 4.17). Протуберанцы, сопутствующие пятнам на поверхности Солнца, по сути дела являются источниками, выбрасывающими энергию (в основном в виде потоков электронов и гамма-лучей) в космическое пространство. Эта энергия, достигая поверхности Земли, воздействует на ионосферу, изменяя тем самым условия распространения радиоволн вблизи Земли.

Наблюдается периодическое изменение числа пятен на поверхности Солнца. В астрономии используется число Вольфа

Г = Ь-1-10, (4.10)

где й -число единичных пятен иа поверхности Солнца; /г -коэффициент, зависящий от разрешающей способности астрономического инструмента, с помощью которого наблюдается поверхность Солнца (например, оптического телескопа); g - число групповых пятен на поверхности Солнца. Отдельные пятна могут иметь размеры, во много раз превышающие размеры Земли Так, например, в августе 1972 г. на Солнце наблюдалось пятно диаметром около 65 000 км.

Солнечная активность подвержена циклическим изменениям с периодом И лет. В начале цикла появляются пятна, расположенные под углом 30° по обе стороны от солнечного экватора. С развитием цикла пятна перемещаются ближе к экватору. Максимальному значению числа Вольфа соответствует угловая ориентация пятен, составляющая ±16° относительно солнечного экватора. При дальнейшем приближении пятен к экватору (±6°) наблюдается спад солнечной активности.

Радиолюбитель с помощью достаточно простого оборудования может самостоятельно следить за процессом перемещения пятен,