Распространение радиоволн Атмосфера Земли и её строение

Распространение радиоволн Атмосфера Земли и её строение .

Содержание: • • • Введение Теоретическая часть Заключение Литература Приложения

Введение Атмосфера- это внешняя газовая оболочка Земли, которая начинается у ее поверхности и простирается в космическое пространство приблизительно на 3000 км. История возникновения и развития атмосферы довольно сложная и продолжительная, она насчитывает близко 3 млрд лет. За этот период состав и свойства атмосферы неоднократно изменялись, но на протяжении последних 50 млн лет, как считают ученые, они стабилизировались.

Теоретическая часть Понятие атмосферы Земли Влияние атмосферы на распространени е радиоволн Строение атмосферы История образования атмосферы Загрязнение атмосферы Химический состав Физические процессы в ионосфере

Понятие атмосферы Земли Атмосфе ра (от. др. -греч. ἀτμός — пар и σφαῖρα — шар) — газовая оболочка (геосфера), окружающая планету Земля. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя граничит с околоземной частью космического пространства. Также существует определение атмосферы, как внешней геологической газовой оболочки Земли.

Строение атмосферы Земная атмосфера представляет собой пространственно-неоднородную поглощающую среду, а ее верхняя часть - ионосферная плазма обладает еще дисперсными и анизотропными свойствами. Эта оболочка простирается на 1000 и более километров от поверхности Земли. Ионосфера играет решающую роль в распространении радиоволн, особенно коротких.

История образования атмосферы Согласно наиболее распространённой теории, атмосфера Земли во времени пребывала в трёх различных составах. Первоначально она состояла из лёгких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства. Это так называемая первичная атмосфера (около четырех миллиардов лет назад). На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углекислым газом, аммиаком, водяным паром). Так образовалась вторичная атмосфера (около трех миллиардов лет до наших дней). Эта атмосфера была восстановительной. Постепенно образовалась третичная атмосфера, характеризующаяся гораздо меньшим содержанием водорода и гораздо большим — азота и углекислого газа

Физические процессы в ионосфере Распространение радиоволн в ионосфере сопровождается следующими физическими процессами: а) преломлением волн, обусловленным пространственной неоднородностью атмосферы; процесс преломления осложняется двойным лучепреломлением в анизотропной ионосфере; б) рассеянием поля на локальных неоднородностях атмосферы; в) ослаблением напряженности поля в газах тропосферы, в осадках типа дождя, тумана и др. ; г) поглощением, обусловленным конечной проводимостью ионосферы; д) изменением поляризации волны в анизотропной ионосфере и деполяризацией в осадках; е) регулярными и случайными флуктуациями напряженности поля, связанными с изменениями электрических параметров атмосферы; ж) искажениями передаваемой информации из-за многолучевой структуры принимаемого поля и дисперсии. Рассмотрение количественных характеристик этих процессов, имеющих резко выраженную частотную зависимость в пределах радиодиапазона, приводится ниже.

Химический состав В настоящее время атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения). Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H 2 O) и углекислого газа (CO 2).

Загрязнение атмосферы В последнее время на эволюцию атмосферы стал оказывать влияние человек. Результатом его деятельности стал постоянный значительный рост содержания в атмосфере углекислого газа из-за сжигания углеводородного топлива. За последние 100 лет содержание СО 2 в атмосфере возросло на 10 %, причём основная часть (360 млрд тонн) поступила в результате сжигания топлива. Если темпы роста сжигания топлива сохранятся, то в ближайшие 20— 30 лет количество СО 2 в атмосфере удвоится и может привести к глобальным изменениям климата.

Влияние атмосферы на распространение радиоволн • Физические процессы, наблюдаемые при распространении радиоволн в атмосфере • Преломление радиоволн • Преломление и отражение радиоволн в ионосфере • Ослабление радиоволны в ионосфере • Зависимость от солнечной активности

Преломление радиоволн Диэлектрическая проницаемость атмосферы плавно меняется по высоте. Распространение радиоволн в такой среде сопровождается плавным искривлением траектории распространения - явлением рефракции. При наличии рефракции траектория представляет кривую, к которой касателен вектор, характеризующий скорость распространения энергии волны. Известно, что при распространении сигнала, энергия которого сконцентрирована в пределах полосы частот - таким вектором в среде без дисперсии (тропосфера, стратосфера) является вектор фазовой скорости, в среде с дисперсией (ионосфера) - вектор групповой скорости. В атмосфере скорость распространения волны разная на различных высотах. Поэтому элементы фронта волны, распределенные в пространстве, перемещаются с разными скоростями, что и является причиной поворота фронта волны в процессе распространения, т. е. причиной рефракции.

Преломление и отражение радиоволн в ионосфере Реальная ионосфера представляет собой неоднородный ионизированный газ. Влияние неоднородности ионосферы проявляется, прежде всего, в том, что радиоволны в таких условиях будут распространяться не по прямолинейным траекториям, а по криволинейным. В известных условиях радиоволны, испытывая полное отражение от ионосферы, возвращаются на Землю.

Ослабление радиоволны в ионосфере Различают два вида ослабления энергии волны при распространении в ионосфере: поглощение (тепловые потери) и поляризационные потери за счет эффекта Фарадея.

Зависимость от солнечной активности Прием радиовещательных станций зависит от используемых частот, а также от времени суток, сезона и от солнечной активности. Солнечная активность существенно влияет на состояние ионосферы. Радиоволны, излучаемые наземной станцией, распространяются прямолинейно, как и все виды электромагнитных колебаний. Однако следует учесть, что как поверхность Земли, так и ионизированные слои ее атмосферы, служат обкладками огромного конденсатора, воздействующими на них подобно действию зеркал на свет. Отражаясь от них, радиоволны могут преодолевать многие тысячи километров, огибая земной шар громадными скачками в сотни и тысячи км, отражаясь попеременно от слоя ионизированного газа и от поверхности Земли или воды.

Заключение Атмосфера имеет очень большое экологическое значение. Она защищает все живые организмы Земли от губительного влияния космических излучений и ударов метеоритов, регулирует сезонные температурные колебания, уравновешивает и выравнивает суточные. Если бы атмосферы не существовало, то колебание суточной температуры на Земле достигло бы ± 200 °С. Атмосфера есть не только животворным «буфером» между космосом и поверхностью нашей планеты, носителем тепла и влаги, через нее происходят также фотосинтез и обмен энергии — главные процессы биосферы. Атмосфера влияет на характер и динамику всех экзогенных процессов, которые происходят в литосфере (физическое и химическое выветривания, деятельность ветра, природных вод, мерзлоты, ледников).

Литература "Атмосфера Земли и энергетика"» , Смирнов Б. М. «Химия окружающей среды» , Н. В. Гусакова «Химия атмосферы» , Макивен М. , Филлипс Л. «Загрязнение воздуха. Источники и контроль» , Уорк K. , Уорнер С. • «Прохождение радиоволн через атмосферу Земли» , Кравцов Ю. А. , Фейзулин 3. И. , Виноградов А. Г. • «Распространение радиоволн в космосе» , Яковлев О. И. • •

Приложения Видео Тест Кроссворд Контрольные вопросы

Видео Радио волны Ионосфе рное РРВ Атмосфе ра Земли СО 2 в атмос фере Тропосф ерное РРВ Звуки ЭМВ