Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Кеңейтілген шашырау – физикадағы шашырау құбылысының бір түрі. Бұл термин көбінесе электромагниттік толқынның (әдетте жарық немесе радиожиілік) бөлшектердің (көбінесе электрондардың) газдағы кездейсоқ ауытқуларынан шашырауына қатысты қолданылады. Ең белгілі практикалық қолданысы – бірізді емес шашырау радиолокациялық теориясы, бұл Жердің ионосферасын зерттеуге арналған, 1958 жылы профессор Уильям Э. Гордон алғаш ұсынған жердегі әдіс. Радар сәулесі ионосфералық плазмадағы электрондардан шашырап, бірізді емес шашырау сигналын тудырады. Электромагниттік толқын атмосфера арқылы өтетін кезде, ионосфералық плазмадағы әрбір электрон кіріс толқынмен қоздырылатын антенна рөлін атқарады және толқын электроннан қайта сәулеленеді. Электрондар ионосфералық динамика мен кездейсоқ жылу қозғалысының нәтижесінде әртүрлі жылдамдықпен қозғалатындықтан, әр электроннан шағылысқан толқын да Доплер эффектісіне ұшырайды. Жердегі қабылдағыш келіп түскен толқынның жолындағы барлық электрондардан қайта сәулеленген толқындардың суперпозициясынан тұратын сигналды қабылдайды. Ионосферадағы оң зарядталған иондар электрондарға қарағанда әлдеқайда массивті болғандықтан, кіріс электромагниттік толқынмен оңай қоздырылмайды, сондықтан сигналды қайта сәулелендірмейді. Дегенмен, электрондар оң зарядталған иондарға жақын болады. Нәтижесінде, ионосфералық электрондардың таралу функциясы әлдеқайда баяу және массивті оң иондармен өзгереді – электрондық тығыздық ауытқулары ион температурасына, масса таралуына және қозғалысына байланысты. Бірізді емес шашырау сигналы электрондық тығыздық, ион температурасы, электрон температурасы, иондық құрам және плазма жылдамдығын өлшеуге мүмкіндік береді.
Incoherent scattering is a type of scattering phenomenon in physics. The term is most commonly used when referring to the scattering of an electromagnetic wave (usually light or radio frequency) by random fluctuations in a gas of particles (most often electrons). The most well known practical application is known as incoherent scatter radar theory, a ground based technique for studying the Earth's ionosphere first proposed by Professor William E. Gordon in 1958. A radar beam scattering off electrons in the ionospheric plasma creates an incoherent scatter return. When an electromagnetic wave is transmitted through the atmosphere, each of the electrons in the ionospheric plasma essentially acts as an antenna excited by the incoming wave, and the wave is re radiated from the electron. Since the electrons are all moving at varying speeds as a result of ionospheric dynamics and random thermal motion, the reflection from each electron is also Doppler shifted. The receiver on the ground then receives a signal composed of the superposition of the re radiated waves from all the electrons in the path of the incoming wave. Since the positively charged ions also present in the ionosphere are orders of magnitude more massive, they are not as readily excited by the incoming electromagnetic wave in the way that the electrons are, so they do not re radiate the signal. However, the electrons tend to remain close to the positively charged ions. As a result, the distribution function of the ionospheric electrons is modified by the much slower and more massive positive ions — electron density fluctuations relate to ion temperature, mass distribution, and motion. The incoherent scatter signal allows measurement of electron density, ion temperature and electron temperatures, ion composition and plasma velocity.
Электрондық тығыздық
Егер ионосферада электрондардың саны артық болса, қабылдағышқа жеке-жеке шағылысқан электромагниттік толқындардың көбірек саны жетеді, бұл қабылдағышта эхо қарқындылығының жоғарылауына сәйкес келеді. Бір электроннан шағылысқан энергия мөлшері белгілі болғандықтан, қабылдағыш өлшенген жалпы қарқындылықты пайдаланып, таңдалған аймақтағы электрон тығыздығын анықтай алады.
If there is a greater amount of electrons present in the ionosphere, then there will be more individually reflected electromagnetic waves which reach the receiver, corresponding to greater intensity of the echo at the receiver. Since the amount of energy reflected by an individual electron is known, the receiver can use the total intensity measured to determine the electron density in the selected region.
Ион мен электронның температурасы
Әрбір жеке электрон мен ион кездейсоқ жылу қозғалысын көрсететіндіктен, алынған эхо жіберілген жиіліктен дәлме-дәл болмайды. Оның орнына, сигнал бастапқы жиілікке жақын жиіліктердің диапазонынан құралады, себебі ол көптеген жеке Допплер эффектісіне ие шағылыстардың суперпозициясы болып табылады. Осы диапазонның ені ионосфераның температурасына сәйкес келеді. Жоғары температура жылу жылдамдығының артуына, одан да үлкен Допплер эффектісіне және қабылданған жиіліктің кеңірек таралуына әкеледі. Дегенмен, электрондар мен иондардың жылулық қасиеттерінің әртүрлі екенін ескеру маңызды. Иондар электрондарға қарағанда әлдеқайда ауыр, сондықтан олар сәулеленген жылумен бірдей әрекеттеспейді. Осының салдарынан электрон температурасы мен ион температурасы өзгеше болады.
Since each of the individual electrons and ions exhibits random thermal motion, the received echo will not be at the exact frequency it was transmitted. Instead, the signal will be composed of a range of frequencies near the original frequency, since it is the superposition of many individual Doppler shifted reflections. The width of the range corresponds then to the temperature of the ionosphere. A higher temperature results in greater thermal velocity, which results in a larger Doppler shift and greater distribution in received frequency. However, it is important to note that the thermal behavior differs between electrons and ions. The ions are orders of magnitude more massive, and they do not interact with radiated heat in the same way that electrons do. As a result, the electron temperature and the Ion temperature differ.
Иондық дрейф
Егер ионосфералық плазма тұтастай қозғалса, алынған деректерде де жалпы Допплер жылжуы болады. Бұл орташа жиіліктің өзгеруі ретінде көрінеді, ол ионосферадағы жалпы иондық қозғалысты аңғартады.
If the Ionospheric plasma is in motion as a whole, then there will also be an overall Doppler shift in the received data as well. This can be seen as a shift in the mean frequency, which reveals the overall Ion Drift in the Ionosphere.