Rádióhullámok terjedése a kozmikus térségben
 |
Ez a szócikk/szakasz most épül, még dolgoznak az első verzión! |
Az emberiség az utóbbi fél évszázadban jelentős lépéseket tett a világűr megismerése érdekében. Az erőfeszítéseket számos siker koronázta, és számtalan olyan technológiai eszköz jött létre, melyek működtetéséhez elengedhetetlenül fontos mind a Föld légkörének, mind a kozmikus térségnek pontos ismerete. Mind az űrtávközlés, mind a rádiócsillagászat szempontjából a légkör és a világűr rádióhullámokat hordozó közegnek minősül.
Átmenet a légkör és a világűr között[szerkesztés]
A Föld légköre és a kozmikus térség között pontos határvonal nem húzható, a légkör fokozatosan ritkul. Az elektromágneses hullámok terjedése szempontjából a fokozatosan ritkuló légkörnek is hatása van a Föld-Űr Űr-Föld tipusú összeköttetésekre.
A légkör hatása a terjedés nyomvonalára[szerkesztés]
A légkör ritkulásával fokozatosan csökken a légkör törésmutatója, ennek következtében ha a rádióhullámok nem a zenit felől érkeznek, illetve nem a zenit irányában történik a kisugárzása, akkor a sugárzás trajektóriája elgörbül. A légkör alsó részén a görbülés erősebb, mint a felső légkörben.
|
|
A Föld-Űr, Űr-Föld kommunikációban a legideálisabb, ha a zenit irányában történik. Ilyenkor
|
Minél inkább eltér a sugárzás iránya a zenittől, a nyomvonal annál inkább elgörbül. Ez az elgörbülés nem frekvenciafüggő, így az antenna beállítási iránya kiszámítható a törés törvényeit figyelembe véve a szokásos trigonometrikus képletekkel.
A sugárzás iránya minél inkább közelebb esik a horizonthoz, annál hosszabb a rádióhullámok légkörben megtett útja, így annál inkább érvényesül a légkör csillapító hatása. A légkör csillapító hatása frekvenciafüggő. |
A Föld légkörének átlátszósága[szerkesztés]
A Föld légköre nem minden frekvencián egyformán átlátszó. Ez a frekvenciafüggés nem lineáris, nem számítható ki, és időben is változó lehet. A légkör tulajdonságai behatárolják, hogy milyen frekvenciatartományt használjanak űrtávközlésre vagy rádiócsillagászatra.
Fontos tényező még az ionoszféra, amelynek átlátszóságát befolyásolja az űridőjárás.
| fmin | fmax | Ionoszféra | Légkör |
|---|---|---|---|
| 0 | 10 MHz | Ebben a frekvenciatartományban az ionoszféra nem átlátszó, a kozmikus tér irányában nem valósítható meg semmilyen összeköttetés. | A légkör teljesen átlátszó, nincs csillapítás |
| 10 MHz | 30 MHz | Ebben a frekvenciatartományban az ionoszféra átlátszósága napszak és évszakfüggő, valamint a napfoltok is jelentős hatással vannak az ionoszféra átlátszóságára. | |
| 30 MHz | 50 MHz | Napfoltmentes időszakban az ionoszféra minden napszakban és évszakban átlátszó, viszont a napfoltos években ez az átlátszóság megszűnik. | |
| 50 MHz | 100 MHz | Az ionoszféra átlátszó, csak extrém napkitörésekkor szűnik meg az ionoszféra átlátszósága. | A légköri inverziók enyhe csillapítást gyakorolhatnak. |
| 100 MHz | 1 GHz | Az ionoszféra mindig átlátszó. | |
| 1 GHz | 5 GHz | ||
| 5 GHz | 30 GHz | Eső, köd, csillapítja az átvitelt, jelentős csillapítás csak extrém időjárási körülmények között. | |
| 30 GHz | 100 GHz | A frekvencia növekedésével az időjárási jelenségek egyre inkább csillapítják az átvitelt. | |
| 100 GHz | A frekvencia növekedésével a tiszta légkör csillapító hatása is jelentősen növekszik.
A csillapítás növekedése nem lineáris, vannak olyan frekvenciatartományok, ahol a légkör nem átlátszó, és vannak olyan frekvenciatartományok, amelyeken a terjedés csillapítatlan, ún. "átlátszó ablakok". |
A Föld körüli térség[szerkesztés]
Terjedés mágneses erővonalak mentén[szerkesztés]
Föld és műholdak[szerkesztés]
Föld - Hold - Föld összeköttetések[szerkesztés]
Föld - Hold - Föld összeköttetésről akkor beszélünk, amikor a Földről a Hold irányába sugárzunk, és a Földön a Holdról visszavert jelet vesszük.
Föld - Hold összeköttetések[szerkesztés]
Föld - Hold összeköttetésről akkor beszélünk, amikor a Földről sugárzunk a Hold felé, amit Holdra vitt, vagy oda telepített eszköz vesz, illetve a Holdon lévő eszköz jeleit a Földön vesszük.
Az ilyen kapcsolat sokkal stabilabb, és erősebb, mint az EME, hiszen ilyenkor már a Holdon is a rendelkezésre áll egy megfelelő teljesítményű adóberendezés, illetve a hozzá tartozó, megfelelő méretű antenna.
Naprendszer[szerkesztés]
A Nap légkörének határvonala sem nem határolható be egy éles határvonallal, az átmenet itt is fokozatos. A Nap körüli kozmikus térség igen bonyolult felépítésű, ezt a térséget mágneses terek és plazmafolyamok töltik ki, amelyek a Nap ritka légkörét képezik. Ez a légkör legalább a Mars pályályáig terjed ki.
A Nap nyugalmi állapota esetén a bolygóközi mágneses erőtér erővonalai archimédeszi spirális alakúak, és a nagy energiájú részecskék ezeknek a spirálisoknak a mentén mozognak. Napkitörések esetén ezek a spirálok összezavarodnak. A mágneses tér és a plazmasűrűség inhomogén lesz.
Az ionizált, vagy nagyenergiájú részecskék egy adott határfrekvencia alatt befolyásolják a rádióhullámok terjedését, átlátszatlan, illetve visszaverő közeget képezhetnek. Ennek tanulmányozása a Földről nem valósítható meg, hiszen ez a határfrekvencia a földi ionoszféra áteresztőképességének határfrekvenciája alatt van.
A kozmikus térség átlátszósága a Naprendszerben, és a Föld körüli űrben is nagyságrendekkel jobb, mint a Föld légkörének átlátszósága.