Kennelly–Heaviside sluoksnis — jonosferos E regionas ir radijo atspindys
Sužinokite apie Kennelly–Heaviside (jonosferos E) sluoksnį: 90–150 km aukštyje jonizuotos dujos atspindi AM/vidutines trumpąsias bangas, užtikrindamos tolimojo radijo ryšį ir propagaciją.
Kennelly–Heaviside sluoksnis (dar vadinamas Heaviside arba Kennelly–Heaviside sluoksniu) yra jonosferos dalis, paprastai sutinkama maždaug 90–150 km aukštyje virš Žemės paviršiaus. Jį nepriklausomai prognozavo Arthuras Edwinas Kennelly ir Oliveris Heaviside’as apie 1902 m., o jo egzistavimą eksperimentaliai patvirtino anglų fiziologas ir fizikas Edwardas V. Appletonas 1924 m. už ionosferos tyrimus jis 1947 m. apdovanotas Nobelio premija fizikoje.
Kas tai ir kaip veikia
Kennelly–Heaviside sluoksnį sudaro jonizuotos dujos, kurių laisvųjų elektronų tankis sukuria elektrinį plazminį sluoksnį. Elektromagnetinės bangos gali būti nuo jo atspindimos arba iš dalies atgarsinamos, kai bangos dažnis yra mažesnis už sluoksnio plazmos dažnį (priklausantį nuo elektronų tankio). Todėl sluoksnis veikia kaip „radijo atspindys“ — leidžia perduoti signalus už horizonto per vadinamąją skywave (arba „skip“) propagaciją.
Dažniai ir praktinis reikšmingumas
- Dažnių diapazonas: Kennelly–Heaviside sluoksnis dažniausiai atspindi vidutinio diapazono (MF) radijo bangas — maždaug nuo 300 kHz iki 3 MHz — todėl efektyvus AM radijo (amplitudės moduliacijos) ilgų atstumų perdavimui. Taip pat kartais gali atspindėti trumpesnes bangas, ypač esant ypatingoms sąlygoms (pvz., sporadinio E reiškinys).
- Istorinis panaudojimas: XX a. pirmoje pusėje šis sluoksnis leido perduoti AM signalus dideliais atstumais be palydovų ar kabelių, todėl buvo svarbi ilgų nuotolių ryšio priemonė.
- Apsauga ir apribojimai: naktį, kai D sluoksnis susilpnėja, MF signalai geriau atsimuša nuo E sluoksnio; dieną D sluoksnis gali slopinti žemesnių dažnių signalus. Be to, ionizacija labai priklauso nuo saulės aktyvumo, paros laiko, metų laiko ir geomagnetinių reiškinių.
Variacijos ir reiškiniai
Be „normalios“ E regiono ionizacijos, kartais pasireiškia sporadinė E (Es) — laikini, lokalūs jonizacijos židiniai, kurie gali atspindėti net VHF dažnius (dešimčių MHz), todėl leidžia neįprastus radijo ryšius dideliais atstumais. Sunkių geomagnetinių audrų arba intensyvios saulės radiacijos metu sluoksnio savybės gali greitai keistis, kas veikia radijo ryšį ir palydovų ryšio kokybę.
Pritaikymas šiandien
Nors šiuolaikiniai palydoviniai ir skaitmeniniai tinklai pakeitė daug tradicinių ryšio kanalų, Kennelly–Heaviside sluoksnio supratimas ir toliau svarbus:
- amatų radijo (ham) operatoriams, planuojant ryšius per skywave;
- over-the-horizon radar ir tam tikroms karinėms bei civilinėms ryšio sistemoms;
- meteorologinei ir kosminės aplinkos stebėsenai — jonosferos būklė atspindi saulės ir kosminės veiklos poveikį.
Santrauka: Kennelly–Heaviside (E) sluoksnis — tai jonizuotas jonosferos sluoksnis maždaug 90–150 km aukštyje, atsakingas už radijo bangų atspindį ir ilgų nuotolių AM bei kitų ryšių galimybes. Jo veikimą lemia elektronų tankis, saulės aktyvumas ir paros bei sezoniniai pokyčiai.
Ieškoti