Кіріспе
Ионосферадағы қабат. Ионосфераның F аймағында ағылшын физигі Эдвард Эпплтон және жаңа зеландиялық физик және метеоролог Майлз Барнеттің құрметіне Апплтон-Барнет қабаты деп аталатын ионданудың F қабаты орналасқан. Басқа ионосфералық секторлардағыдай, "қабат" плазманың шоғырлануын білдіреді, ал "аймақ" – осы қабатты қамтитын көлем. F аймағы теңіз деңгейінен шамамен 150–800 км (100–500 миль) биіктікте иондалған газдарды қамтиды, бұл оны Жердің термосферасына, жоғарғы атмосферадағы ыстық аймаққа, сондай-ақ химиялық құрамы биіктікке қарай өзгеретін гетеросфераға орналастырады. Жалпы алғанда, F аймағы атмосферадағы ең жоғары концентрациядағы бос электрондар мен иондарға ие. Оны F1 және F2 қабаттарынан тұратын екі қабатты құрылым деп қарастыруға болады. F аймағы тікелей E аймағының (бұрынғы Кеннелли-Хевисайд қабаты) үстінде және протоносфераның астында орналасқан. Атмосфералық жағдайларға тәуелді болмағандықтан, ол HF радиосигналдарын сенімді түрде керітеді, бірақ оның иондық құрамы күн дақтарының циклына байланысты өзгереді. Ол критикалық жиілікте немесе одан төмен (шамамен 10 МГц) келетін сигналдарды керітеді және жоғары жиілікті толқындарды жартылай сіңіреді.
The F region of the ionosphere is home to the F layer of ionization, also called the Appleton–Barnett layer, after the English physicist Edward Appleton and New Zealand physicist and meteorologist Miles Barnett. As with other ionospheric sectors, 'layer' implies a concentration of plasma, while 'region' is the volume that contains the said layer. The F region contains ionized gases at a height of around 150–800 km (100 to 500 miles) above sea level, placing it in the Earth's thermosphere, a hot region in the upper atmosphere, and also in the heterosphere, where chemical composition varies with height. Generally speaking, the F region has the highest concentration of free electrons and ions anywhere in the atmosphere. It may be thought of as comprising two layers, the F1 and F2 layers. The F region is located directly above the E region (formerly the Kennelly Heaviside layer) and below the protonosphere. It acts as a dependable reflector of HF radio signals as it is not affected by atmospheric conditions, although its ionic composition varies with the sunspot cycle. It reflects normal incident frequencies at or below the critical frequency (approximately 10 MHz) and partially absorbs waves of higher frequency.
F1 және F2 қабаттары
F1 қабаты – F қабатының төменгі секторы және Жер бетінен шамамен 150-ден 220 км-ге дейін (100-ден 140 мильге дейін) және тек күндізгі уақытта ғана кездеседі. Ол молекулалық иондар O2+ және NO+, сондай-ақ атомдық иондар O+ қоспасынан тұрады. F1 аймағынан жоғарырақ атомдық оттегі басым құрамдас болады, себебі жеңіл бөлшектер турбопаузадан жоғарырақ биіктікте (шамамен 90 км, 56 миль) орналасады. Осы атомдық оттегі F2 қабатын құрайтын O+ атомдық иондарын қамтамасыз етеді. F1 қабатында күн белсенділігі ең төменгі деңгейде болғандағы электрон тығыздығы шамамен 5 × 105 е/см3 (бір текше сантиметрге шаққандағы бос электрондар саны) құрайды, ал күн белсенділігі ең жоғары деңгейде болғанда шамамен 2 × 106 е/см3 дейін артады. Түнде тығыздық 104 е/см3-тен төмендейді. F1 қабаты түнде F2 қабатымен бірігеді. Оның сипаттамалары салыстырмалы түрде тұрақты болғанымен, оны әр жерде немесе әр күні байқау мүмкін емес. Жаз айларында 2000-ден 3500 км (1200-ден 2200 мильге дейін) аралықтағы сигналдарды шағылыстыратын негізгі қабат – F1 қабаты. Дегенмен, бұл таралатын сигналдың жиілігіне байланысты. Күн белсенділігі жоғары кезеңдерде E қабатының электрондық тығыздығы және одан туындайтын ЖМТЖ (жоғары пайдалы жиілік) F1 және F2 аймақтарына 15 МГц дейінгі сигналдардың жетіп тоқтауына кедерілгі келтіруі мүмкін, нәтижесінде қашықтықтар F1 және F2 аймақтарынан болатын шағылысулар арқылы мүмкін болатын қашықтықтардан әлдеқайда қысқа болады. Бірақ өте төмен сәулелену бұрышындағы сигналдар (шамамен 6 градустан төмен) E аймағынан болатын сынулар арқылы 3000 км (1900 миль) қашықтыққа жете алады. F2 қабаты Жер бетінен шамамен 220-ден 800 км-ге дейін (140-тан 500 мильге дейін) орналасқан. F2 қабаты күндіз де, түнде де қысқа толқынды байланыс үшін негізгі шағылыстыратын қабат болып табылады. Бір рет F2 қабаты арқылы таралатын сигнал үшін көкжиекпен шектелген қашықтық әдетте 4000 км (2500 миль) шамасында болады. F2 қабатының электрон тығыздығы шамамен 106 е/см3 құрайды. Алайда, ауытқулар көбінесе үлкен, ретсіз және әсіресе магниттік дауылдар кезінде айқын байқалады. F қабатының мінез-құлқы күрделі термосфералық желдермен анықталады.
Радиобайланыста пайдалану
F2 қабатының сыни жиіліктері – F2 қабатынан өтпейтін жиіліктер. Сирек атмосфералық жағдайларда F2 толқыны тарауы мүмкін, соның салдарынан VHF теледидар және FM радио сигналдары қалыпты қабылдау аумағынан әлдеқайда ұзақ қашықтықтан қабылдануы мүмкін.