انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الغلاف الجوي:
قبل تصميم نظام اتصالات بعيد المدى أكان عابرا للقارات أو بالأقمار الصناعية،نحتاج إلى فهم خواص الوسط الذي ستمر الموجة فيه، لتفادي أي مشكلة و التحضير لأي عائق، ثم التفكير ثانيا بكيفية الاستفادة من تلك الخواص.سنتعرض لهذا في هذه السلسلة.
قبل تصميم نظام اتصالات بعيد المدى أكان عابرا للقارات أو بالأقمار الصناعية،نحتاج إلى فهم خواص الوسط الذي ستمر الموجة فيه، لتفادي أي مشكلة و التحضير لأي عائق، ثم التفكير ثانيا بكيفية الاستفادة من تلك الخواص.سنتعرض لهذا في هذه السلسلة.
الغلاف الجوي مؤلف من طبقات، أدناها هو (تروبوسفير) و الذي فيه الهواء الذي نتنفس، و من ثم يتلوه عدة من الطبقات. بجانب هذه الطبقات طبقة أيونية Ionosphere يحدث فيها تغيرات فيزيائية على مستوى الذرات فبسبب أشعة الشمس ينتزع من كل ذرة إلكترون واحد، الناتج من العملية يكون أيون وإلكترون حر
الطبقة الأيونية تكون على ارتفاع من 50 إلى 900كم.و هي مؤلفة من عدد من الطبقات بحكم شدة الإشعاع الساقط عليها و بالتالي إلى درجة التأين،أيضا إلى كمية ذرات المواد و التي تكون وقودا لهذه العملية، علما أن ارتفاعات الطبقات متغيرة بحكم الفصول السنوية، العواصف الشمسية، وبين الليل و النهار
و هذه الطبقة مُقسمة كما تشير الصورة إلى طبقات هي"D,E,F"، و في النهار نتيجة إلى إشعاع الشمس ينقسم F إلى مستويين، و ليلًا يعودان مجددا إلى ذات الطبقة، و تتلاشى ليلا الطبقة D.
الطبقة D تعتبر موهنة بشكل شديد للموجات المارة فيها،و مستوى التوهين فيها attenuation له علاقة مع تردد الموجة،فكلما قل ترددها زادت نسبة التوهين لها في هذه الطبقة. يعود سبب هذه الشدة إلى كثرة الذرات في ذلك الوسط بحكم احتوائه على الهواء، و ذلك يختلف عن بقية الطبقات الأيونية.
عند الطبقة E أيضا هناك نسبة من التوهين،وهي أيضا تقوم بعكس الموجات نحو الأرض. الموجات التي يعكسها الغلاف الأيوني تدعى موجات سماوية sky wave. و هي تقدم ميزة فريدة، فموجة تنطلق نحو السماء ثم تنعكس ستصل إلى مسافات بعيدة جدا لن تغطيها الطريقة التقليدية و تسمى المسافة skip distance.
و من بعدها الطبقة المهمة جدا و الأبعد و هي هي F. لاحظ كما بالصورة التي بالأسفل، أن الموجة كلما طارت و ارتدت من طبقة أعلى وصلت إلى نقطة أبعد.
بشكل عام فإن الموجات ذات التردد الأقل عند 2MHz ترتد من عند الطبقة الأدنى D، والتي عند 15MHz عند E،أما الموجات حول 30MHz فإنها ترتد من عند الطبقة العُليا F.أما الموجات الأعلى ترددا من 30MHz من ذلك فإنها تخترق المجال الجوي مغادرة الأرض نحو الفضاء،والأرقام المشار إليها قد تزيد وتنقص
لو صممنا نظام اتصال بالأقمار الاصطناعية لن يكون بالإمكان أن نستخدم ترددات راديوية متدنية و سنكون بحاجة إلى ترددات عالية رغم أننا سنعاني أنها ستتوهن أسرع مع المسافة بوجود الهواء فسنحتاج إلى (بور) أكبر. أيضا تحدث في الطبقة الأيونية ظاهرة Faraday effect تؤثر على الاستقطاب.
من إحدى التطبيقات المهمة التي تستعمل الأغلفة الأيونية في الغلاف الجوي الرادارت بعيدة المدى، و تستخدم بعض أنظمة الرادار الطبقات الأيونية لزيادة مدى الرادار خاصة للتنبيه المبكر عن الصواريخ الباليستية. تسمى هذه الأنواع من الرادارات " رادار ما بعد الأفق Over-the-horizon radar " .
من المشاهدات ما سقته من كلام الأولين عن هذه الظاهرة، فرغم أنهم في AM يستخدمون أقل ترددات، لكن مع تلاشي طبقة D فإن الموجة ترتد من عند E واصلةً إلى حدود أبعد.
أيضًا لتلافي مشكلة الانعكاس من عند الطبقة E للموجات متدنية التردد نسبيا و بالتحديد AM shortwave، فإن الولايات المتحدة الأمريكية تفرض على الإذاعات تقليل (البور) مساءً؛ لأن موجات الإذاعات تنتقل إلى أماكن أبعد فتسبب التشويش على بعضها البعض. و ذلك فقط مساءً لأن الطبقة D تتلاشى فيه.
جاري تحميل الاقتراحات...