Propagacja fal radiowych

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Propagacja fal radiowych – rozprzestrzenianie się fal radiowych zależne zarówno od właściwości samych fal (np. częstotliwości, polaryzacji), jak i warunków panujących w środowisku, w którym fale te się rozchodzą.

Fale radiowe (promieniowanie radiowe) – promieniowanie elektromagnetyczne, które może być wytwarzane przez prąd przemienny płynący w antenie. Uznaje się, że falami radiowymi są fale o częstotliwości 3 kHz – 3 THz (3·10 – 3·10 Hz). Według literatury zachodniej zakres częstotliwości obejmuje fale od 3 Hz. Zależnie od długości dzielą się na pasma radiowe.Częstotliwość (częstość) – wielkość fizyczna określająca liczbę cykli zjawiska okresowego występujących w jednostce czasu. W układzie SI jednostką częstotliwości jest herc (Hz). Częstotliwość 1 herca odpowiada występowaniu jednego zdarzenia (cyklu) w ciągu 1 sekundy. Najczęściej rozważa się częstotliwość w ruchu obrotowym, częstotliwość drgań, napięcia, fali.

Nazwa propagacja pochodzi od francuskiego i angielskiego słowa propagation, oznaczającego rozchodzenie się (rozprzestrzenianie się) między innymi fal radiowych. Zawiera ona w sobie coś więcej niż jej najbardziej zbliżony odpowiednik w języku polskim, gdyż obejmuje też czynniki niezależne – w sferze rozchodzenia się fal radiowych – od woli człowieka. W tym rozumieniu prognozy propagacyjne oznaczają przewidywane, obiektywne warunki rozchodzenia się fal radiowych.

Księżyc (łac. Luna, gr. Σελήνη Selḗnē; pol. fraz. „Srebrny Glob”, „srebrny glob”; pol. przest. gw. poet. „miesiąc”; pol. przest. poet. „luna”) – jedyny naturalny satelita Ziemi (nie licząc tzw. księżyców Kordylewskiego, które są obiektami pyłowymi i przez niektórych badaczy uważane za obiekty przejściowe). Jest piątym co do wielkości księżycem w Układzie Słonecznym. Przeciętna odległość od środka Ziemi do środka Księżyca to 384 403 km, co stanowi mniej więcej trzydziestokrotność średnicy ziemskiej. Średnica Księżyca wynosi 3474 km, nieco więcej niż 1/4 średnicy Ziemi. Oznacza to, że objętość Księżyca wynosi około 1/50 objętości kuli ziemskiej. Przyspieszenie grawitacyjne na jego powierzchni jest blisko 6 razy słabsze niż na Ziemi. Księżyc wykonuje pełny obieg wokół Ziemi w ciągu 27,3 dnia (tzw. miesiąc syderyczny), a okresowe zmiany w geometrii układu Ziemia-Księżyc-Słońce powodują występowanie powtarzających się w cyklu 29,5-dniowym (tzw. miesiąc synodyczny) faz Księżyca.Fale długie (fale kilometrowe) (ang. LF – Low Frequency), zakres fal radiowych (pasmo radiowe) o częstotliwości: 30-300 kHz i długości 10-1 km. Zakres ten jest przeznaczony głównie dla rozgłośni radiowych w I regionie ITU (Europa, Afryka i Bliski Wschód).

Rozchodzenie się fal radiowych w zależności od wpływu środowiska[ | edytuj kod]

W zależności od decydującego wpływu środowiska na sposoby rozchodzenia się fal radiowych rozróżnia się następujące ich rodzaje:

Próżnia – w rozumieniu tradycyjnym pojęcie równoważne pustej przestrzeni. We współczesnej fizyce, technice oraz rozumieniu potocznym pojęcie próżni ma zupełnie odmienne konotacje.Promieniowanie kosmiczne – promieniowanie złożone, zarówno korpuskularne jak i elektromagnetyczne, docierające do Ziemi z otaczającej ją przestrzeni kosmicznej. Korpuskularna część promieniowania składa się głównie z protonów (90% cząstek), cząstek alfa (9%), elektronów (ok 1%) i nielicznych cięższych jąder. Promieniowanie docierające bezpośrednio z przestrzeni kosmicznej nazywamy promieniowaniem kosmicznym pierwotnym. Cząstki docierające do Ziemi w wyniku reakcji promieniowania kosmicznego pierwotnego z jądrami atomów gazów atmosferycznych, to promieniowanie wtórne.

Fala w wolnej przestrzeni[ | edytuj kod]

Pojęciem wolnej przestrzeni określa się idealną próżnię, w której fale radiowe rozchodzą się w sposób całkowicie swobodny. Przykładem takiej wolnej przestrzeni jest przestrzeń kosmiczna.

Falą w wolnej przestrzeni jest fala biegnąca w linii w zasięgu wzroku, jest to bezpośrednie rozchodzenie się fal radiowych między antenami, widocznymi dla siebie. Jest to najczęściej występujący tryb propagacji fal radiowych w zakresie VHF i częstotliwości wyższych. Przykładem jest propagacja między satelitą a anteną naziemną lub odbiór sygnałów telewizyjnych z lokalnego nadajnika telewizyjnego.

Fale średnie (fale hektometrowe), (ŚR, Ś), (ang. MF – Medium frequency) – zakres fal radiowych (pasmo radiowe) o częstotliwości: 300–3000 kHz i długości 1000–100 m.Fala troposferyczna – fala elektromagnetyczna, której droga propagacji przebiega w najniższej warstwie atmosfery, czyli troposferze. Propagacja takich fal w znacznym stopniu uzależniona jest od warunków meteorologicznych. Wpływ ich objawia się w postaci tłumienia energii fali przez mgły i opady atmosferyczne oraz w postaci załamania się fal.

Przy założeniu, że ośrodek nie wprowadza żadnego tłumienia, fale rozchodzą się promieniście, bez strat energii. Wówczas gęstość mocy w odległości od izotropowego źródła energii o mocy promieniowania wyraża się wzorem:

Pogoda kosmiczna – ogół zjawisk obserwowanych w ośrodku międzyplanetarnym i międzygwiezdnym, szczególnie w najbliższym Ziemi regionie magnetosfery (do 50000 km od Ziemi), wykazujących pewne analogie do pogody w atmosferze ziemskiej. Głównymi przyczynami tych zjawisk są wiatr słoneczny i galaktyczne promienie kosmiczne z Drogi Mlecznej. Przez te procesy w nieregularnych odstępach czasu rośnie strumień docierającej materii, wysokoenergetycznych cząstek i promieniowania w środowisku ziemskim, przez co pogoda kosmiczna wpływa na magnetosferę, jonosferę i klimat.Widzialność (met.) – zależny od warunków atmosferycznych zasięg dostrzegania i rozróżniania leżących na poziomie zbliżonym do poziomu, na którym znajduje się obserwator. Pojęcie jest definiowane na podstawie wykładniczego „prawa kontrastów”, a stopień widzialności określa się wzrokowo lub z użyciem przyrządów pomiarowych (rodzaju nefelometrów). Pomiary widzialności pomagają m.in. zapewnić bezpieczeństwo w ruchu drogowym i kolejowym, w żegludze i lotnictwie (ze spadkiem widzialności rośnie ryzyko kolizji).

natomiast amplituda pola elektrycznego wytwarzanego przez to źródło, wynosi:

Plama słoneczna – widoczny ciemniejszy obszar na powierzchni Słońca (fotosfera), którego cechami są temperatura niższa niż temperatura otoczenia i silne pole magnetyczne (kilka tysięcy Gs). Mimo jasności (temperatura ok. 4000-5000 K) kontrast z otoczeniem o temperaturze ok. 6000 kelwinów powoduje, że plamy słoneczne wydają się mieć kolor czarny.Troposfera – najniższa i najcieńsza warstwa atmosfery ziemskiej, stanowi ok. 80% jej całkowitej masy. Górna jej granica zmienia się w zależności od pory roku i od szerokości geograficznej. Nad biegunami sięga ona do 7 km w zimie i do 9 km w lecie. W umiarkowanych szerokościach geograficznych od 10 km w zimie do 13 km w lecie. Nad równikiem zasięg troposfery waha się od 15 do 18 km przez cały rok. Zróżnicowana grubość troposfery wynika z różnic nagrzewania się obszarów leżących na różnych szerokościach geograficznych oraz różnej wartości siły odśrodkowej działającej na cząsteczki powietrza.

Fala przyziemna[ | edytuj kod]

 Osobny artykuł: Fala przyziemna.

Rozchodzenie się fali przyziemnej w dużym stopniu zależy od parametrów elektrycznych powierzchniowych warstw Ziemi (od jej struktury, temperatury, wilgotności) oraz pokrycia terenowego (lasy, budynki itp.).

Aktywność słoneczna – zmiany zachodzące na powierzchni i atmosferze Słońca. Zmiany te powodują fluktuacje promieniowania, które dociera do Ziemi (zobacz stała słoneczna) w postaci fal elektromagnetycznych, w tym i światła, oraz strumienia cząstek emitowanych przez Słońce (wiatr słoneczny). Do aktywności słonecznej zalicza się też zmiany w liczbie i rozmieszczeniu plam słonecznych oraz koronalnych wyrzutów masy.KF (krótkie fale), (ang. HF – High Frequency) – zakres fal radiowych (pasmo radiowe) o częstotliwości: 3-30 MHz i długości 10–100 m. Z uwagi na propagację używane zwłaszcza do łączności na duże odległości.

Fala przyziemna może rozchodzić się jako:

  • fala przestrzenna (bezpośrednia lub odbita od powierzchni Ziemi), bądź jako
  • fala powierzchniowa.
  • Fala powierzchniowa jest emitowana przez antenę nadawczą, umieszczoną na niewielkiej wysokości nad Ziemią, i rozchodzi się wzdłuż jej powierzchni.

    Fala troposferyczna[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Fala troposferyczna.

    Falą troposferyczną nazywa się falę, która dociera do odbiornika dzięki refrakcji (załamaniu) w troposferze. Rozchodzenie się fal radiowych w troposferze w dużym stopniu jest uzależnione od warunków meteorologicznych, które wpływają na wielkość odchylenia fali od prostoliniowej propagacji w warstwie oraz poprzez tłumienie energii fal przez mgłę i opady atmosferyczne.

    Liczba Wolfa – opracowana w 1849 roku przez szwajcarskiego astronoma i matematyka Rudolfa Wolfa metoda określania liczby plam słonecznych w zależności od ilości grup plam. Liczbę tą stosuje się do opisu aktywności słonecznej. Nazwa liczby Wolfa pochodzi od nazwiska twórcy równania.Fala jonosferyczna – fala elektromagnetyczna odbita w jonosferze z powrotem ku powierzchni Ziemi, która umożliwia odbiór sygnału stacji nadawczych fal długich, ale przede wszystkim średnich i krótkich. Zjawisko to nie zachodzi w zakresie fal ultrakrótkich, dla których jonosfera nie jest przeszkodą.

    Fala jonosferyczna[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Fala jonosferyczna.

    Falą jonosferyczną nazywa się falę, która dociera do odbiornika dzięki odbiciu od warstwy o określonej gęstości swobodnych elektronów w częściowo zjonizowanej jonosferze. Dotyczy to głównie propagacji fal krótkich. Podstawowym źródłem jonizacji zewnętrznej atmosfery ziemskiej jest promieniowanie Słońca, promieniowanie kosmiczne, być może nawet światło Księżyca (szczególnie w pełni), a na wysokości około 100 km – meteory.

    Fala przyziemna – fala elektromagnetyczna, która rozchodzi się w powietrzu przy granicy powietrze-ziemia. Fala rozchodzi się częściowo w ziemi lub wywołuje zjawiska elektromagnetyczne w ziemi wpływające na rozchodzenie się fali. Propagacja takiej fali zależy przede wszystkim od parametrów przypowierzchniowych warstw ziemi, między innymi od struktury gleby, wilgotności, temperatury i przede wszystkim od częstotliwości fali elektromagnetycznej. Grubość warstwy ziemi, jaka bierze udział w procesie propagacji, jest tym większa, im mniejsza jest częstotliwość fali.Zniekształcenia nieliniowe to efekt przetwarzania sygnału przez układ lub system o nieliniowej charakterystyce przejściowej. Typowo objawiają się obecnością dodatkowych składowych harmonicznych w widmie sygnału. Te dodatkowe składowe są zazwyczaj klasyfikowane jako zniekształcenia harmoniczne lub zniekształcenia intermodulacyjne.

    Ponieważ głównym źródłem jonizacji atmosfery jest Słońce, dlatego w godzinach rannych i przedpołudniowych wzrasta proces jonizacji i zwiększa się gęstość elektronów. Oprócz zmian dobowych jonosfery występują jej zmiany sezonowe oraz długookresowe, związane z cykliczną zmiennością aktywności słonecznej.

    Słońce (łac. Sol, Helius, gr. Ἥλιος Hḗlios) – gwiazda centralna Układu Słonecznego, wokół której krąży Ziemia, inne planety tego układu, planety karłowate oraz małe ciała Układu Słonecznego. Słońce to najjaśniejszy obiekt na niebie i główne źródło energii docierającej do Ziemi.Jonosfera – zjonizowana warstwa atmosfery występująca powyżej 50–60 km nad powierzchnią Ziemi (do wysokości 1000 km) w termosferze.


    Podstrony: 1 [2] [3] [4]




    Warto wiedzieć że... beta

    Rozbłysk słoneczny - zespół zjawisk i procesów fizycznych wywołany nagłym wydzieleniem w atmosferze Słońca ogromnej ilości energii spowodowany przez proces anihilacji pola magnetycznego. Energia ta została wcześniej zakumulowana w polach magnetycznych obszarów aktywnych.
    Centrum Badań Kosmicznych PAN – instytut badawczy III Wydziału Polskiej Akademii Nauk z siedzibą przy ul. Bartyckiej 18 A w Warszawie. Powołany został decyzją Prezydium PAN 29 września 1976 roku, a działalność rozpoczął 1 kwietnia 1977 roku. W 2010 zatrudniał 180 osób, w tym 13 Profesorów i 15 profesorów nadzwyczajnych różnych specjalności, bardzo często technicznych. Od 1991 roku współpracuje z Europejską Agencją Kosmiczną.
    Polaryzacja – właściwość fali poprzecznej polegająca na zmianach kierunku oscylacji rozchodzącego się zaburzenia w określony sposób.

    Reklama