Dispersión F

La dispersión F es un fenómeno ionosférico , que consiste en que la señal de radio , reflejada desde la región F de la ionosfera debido a sus heterogeneidades, se vuelve difusa, es decir, pierde su estructura estrictamente definida. La dispersión F (F-spread, difusa [1] ) también se puede encontrar en la literatura con los siguientes nombres [2] [1] :

• reflejos difusos;
• múltiples reflexiones;
• multipletes;
• reflejos dispersos.

Identificación de dispersión F

Definición de dispersión F

La dispersión F (F-spread) es un fenómeno que se interpreta como la dispersión de señales de radio. Este fenómeno suele observarse durante el sondeo vertical pulsado de la ionosfera terrestre. La dispersión F es que la señal reflejada pierde su estructura original [3] [4] :

• la frecuencia de la señal es borrosa (difusa) en comparación con el pulso de prueba y se extiende a frecuencias superiores a la crítica;
• la duración de la señal es mucho más larga que la del pulso de sondeo.

La dispersión F (F-spread) se llama así porque generalmente se observa cuando una señal de radio se refleja desde la región F de la ionosfera, pero los reflejos dispersos se pueden observar desde todas las capas de la ionosfera [5] .

El concepto de dispersión F no es un mecanismo físico que cause el fenómeno de dispersión F, es la aparición de un desenfoque específico en los ionogramas . Por lo tanto, la definición de dispersión F no es rigurosa, no es matemáticamente correcta [5] [4] .

Por lo general, durante la dispersión F, muchos multipletes, o reflejos acompañantes , aparecen en los ionogramas , cerca del reflejo principal de la capa F y no suficientemente separados de él [5] [6] .

La manifestación de la dispersión F en ionogramas es muy diversa [5] [4] :

• por frecuencia:

• F-scatter cubre casi todo el rango de frecuencias de sonido ;
• La dispersión F solo aparece cerca de la frecuencia crítica ;
• F-scatter está en el extremo de baja frecuencia del camino de reflexión ;

• en intensidad, cuando el grado de dispersión varía mucho:

• grado apenas perceptible de dispersión F;
• el mayor grado de dispersión es la fusión de los componentes ordinarios y extraordinarios de la dispersión F.

La presencia de dispersión F se determina fácilmente [7] [6] :

• de ionogramas de sondeo vertical estándar;
• de tablas de valores de parámetros horarios con designaciones internacionales :

•  es la frecuencia crítica de la capa ionizada F2 (el valor máximo de la frecuencia del plasma para la componente de onda ordinaria);
•  es el coeficiente de propagación (donde ,  es la frecuencia máxima aplicable de la señal reflejada desde la ionosfera e incidente en el suelo a una distancia de 3000 km de la fuente de radiación);
•  es la altura efectiva de la capa ionizada F (la altura de reflexión aparente más pequeña),

Clasificación de dispersión F

1. La clasificación general divide la dispersión F en tres grandes grupos según la latitud según la latitud geomagnética de la estación de observación [5] [4] :

• dispersión F de baja latitud (ecuatorial) : por debajo de 20° de latitud geomagnética;
• dispersión F de latitud media - de 20° a 60° de latitud geomagnética;
• Dispersión F (polar) de alta latitud : por encima de 60° de latitud geomagnética.

2. La clasificación general de la dispersión F no es satisfactoria, ya que los ionogramas obtenidos en las regiones ecuatoriales son muy similares a los ionogramas registrados en las estaciones polares. Por lo tanto, la clasificación de frecuencia de altura se usa a menudo [5] [6] :

• con dispersión F a gran altitud, el ionograma es difuso a bajas frecuencias debido a reflexiones adicionales, como resultado:

• difícil de leer la altura aparente ;
• las frecuencias críticas se determinan fácilmente;

• con dispersión F de frecuencia, el ionograma es difuso en frecuencias críticas, como resultado:

• difícil de leer la altura aparente;
• es difícil o imposible determinar las frecuencias críticas.

Ambos tipos de dispersión F se pueden observar simultáneamente. Generalmente identificado [5] [6] :

• dispersión F a gran altitud con ecuatorial;
• dispersión F de frecuencia con latitud media y polar.

3. Las siguientes tres clasificaciones resultan de una discusión detallada de la dispersión F. La clasificación más común es según el grado de dispersión . que se determina mediante un índice especial en una escala de cuatro puntos o según tablas , o directamente a partir de un ionograma [7] [8] :

• 0 - ausencia total de dispersión;
• 1 - dispersión muy débil, la frecuencia crítica de la capa F2 se determina fácilmente;
• 2 - dispersión bastante significativa, la definición de frecuencias críticas es dudosa, en las tablas el símbolo se coloca delante del valor ;
• 3 - dispersión muy fuerte, la frecuencia crítica de la capa F2 no está determinada, los componentes ordinarios y extraordinarios se fusionan.

4. Cuando se estudia la dispersión F ecuatorial, se utiliza una escala de diez puntos, cuyos índices dependen del rango de dispersión a gran altitud a bajas frecuencias [9] [10] :

• 0 — gama de alturas de dispersión hasta 6 km;
• 10 - rango de alturas de dispersión 10-250 km y más.

5. Al estudiar la dispersión polar F, se distinguen cinco tipos principales de dispersión , cada uno de los cuales incluye una serie de casos [11] [10] :

• - tipo disperso;
• - tipo bifurcado ;
• - tipo de estímulo (caracteriza la dispersión de frecuencia);
• — tipo de dispersión en altura;
• — capa de nubes F.

Mecanismos para la formación de heterogeneidades que conducen a la dispersión F

Ionosfera ecuatorial

El progreso significativo en la aclaración de las causas de la dispersión F está determinado por la dinámica de la inestabilidad de Rayleigh-Taylor , que explica [12] :

• dependencia espectral experimentalmente confirmada de la forma para heterogeneidades intensas, donde es la constante de Boltzmann ;
• la aparición de inhomogeneidades con tamaños especialmente pequeños , donde está la escala (tamaño característico) de la inhomogeneidad a través del campo geomagnético .

La teoría estándar sobre la formación de una falta de homogeneidad inicial en la base de la región F con la subsiguiente propagación de la falta de homogeneidad a todas las alturas de la región F se explica por el mecanismo de desarrollo de la inestabilidad de Rayleigh-Taylor. El papel del agente inicial puede ser desempeñado por ondas de gravedad internas , que pueden explicar la relación entre la estructura no homogénea de la región F y el movimiento de gas neutro a altitudes más bajas, por ejemplo, en el nivel de turbopausa [12] .

La inestabilidad de Rayleigh-Taylor permite [12] :

• para explicar la aparición de burbujas de plasma ecuatoriales de mediana escala (regiones con agotamiento de plasma);
• construir modelos muy simples de su comportamiento;
• explicar y modelar un conjunto de falta de homogeneidad a pequeña escala .

Ionosfera de latitudes medias

En las latitudes medias, en principio, operan los mismos mecanismos físicos que en la ionosfera ecuatorial. Pero es más difícil modelar las inestabilidades teórica y numéricamente [12] :

• la ocurrencia e intensidad de la dispersión F en latitudes medias es menor que la ecuatorial;
• es más difícil que en el ecuador explicar la aparición de falta de homogeneidad.

Ionosfera polar

En la región auroral F, la aparición de dispersión de F está asociada con la inestabilidad de la deriva del gradiente , ya que los gradientes horizontales de concentración de plasma juegan un papel importante en el desarrollo de inestabilidades. La alta observabilidad de la dispersión F en latitudes polares es teóricamente explicable [12] .

Notas

1. ↑ 1 2 Brunelli B. E., Namgaladze V. V. Física de la ionosfera, 1988 , p. 97-98.
2. ↑ Diccionario explicativo de radiofísica , 1993 , p. 5.
3. ↑ El fenómeno de la dispersión de F en la ionosfera, 1984 , p. 5.
4. ↑ 1 2 3 4 Procesos ionosféricos, 1968 , p. 322.
5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 El fenómeno de la dispersión de F en la ionosfera, 1984 , p. 6.
6. ↑ 1 2 3 4 Procesos ionosféricos, 1968 , p. 323.
7. ↑ 1 2 El fenómeno de la dispersión de F en la ionosfera, 1984 , p. 7.
8. ↑ Procesos ionosféricos, 1968 , p. 324.
9. ↑ El fenómeno de la dispersión de F en la ionosfera, 1984 , p. 7-8.
10. ↑ 1 2 Procesos ionosféricos, 1968 , p. 325.
11. ↑ El fenómeno de la dispersión de F en la ionosfera, 1984 , p. ocho.
12. ↑ 1 2 3 4 5 El fenómeno de la dispersión de F en la ionosfera, 1984 , p. 125.

Literatura

• Bryunelli B. E. , Namgaladze V. V. Física de la ionosfera / Ed. edición G. S. Ivanov-Kholodny, M. I. Pudovkin . M.: Nauka, 1988. 527 p., il. ISBN 5-02-000716-1 .
• Gershman B. N. , Kazimirovskiy E. S. , Kokourov V. D., Chernobrovkina N. A. El fenómeno de la dispersión de F en la ionosfera / Ed. edición miembro correspondiente Academia de Ciencias de la TSSR N. M. Erofeev. Revisores V. M. Polyakov , L. A. Shchepkin. M.: Nauka, 1984. 141 págs. Illinois. 65, tab. 2. Bibliografía. 383 títulos
• Polyakov V. M. , Shchepkin L. A., Kazimirovskiy E. S. , Kokourov V. D. Procesos ionosféricos / Ed. edición V. E. Stepánov . Novosibirsk: Nauka, 1968. 536 p., il.
• Diccionario explicativo de Radiofísica . Términos básicos (con equivalentes en inglés) / Jefe del equipo de autores, Dr. Philol. Ciencias A. S. Gerd . M.: Rusia. yaz., 1993. 358 p. ISBN 5-200-01662-7 .