5. Характеристики сложного типа. Представление о спорадических слоях

Рассмотренные ранее высотно-частотные характеристики относились к тем случаям, когда наблюдаются лишь постоянно существующие области Е и F в обычном невозмущенном их состоянии. Однако в различных частях ионосферы часто появляются дополнительные ионизованные образования, которые иногда довольно устойчивы во времени (сохраняются в течение нескольких часов) и регистрируются одновременно в пунктах, удаленных на много десятков и даже сотен киюметров. Эти ионизованные образования, заметно не нарушая поведения ионосферы, носят характер дополнительных или, как их называют, спорадичесгмх слоев. Наиболее регулярный из них слой Е [25 , 249].

Слой -Српор проявляется прежде всего в том, что при высотном зондировании ионосферы одновременно наблюдаются радиосигналы, отраженные от двух областей ионосферы Е ж Е,п& частотах, намного превышающих критические частоты fE. Высотно-частотная характеристика подобного тина изображена, например, на рис. 1.20. Она свидетельствует о том, что наиболее низкая из отражающих областей полупрозрачна, т. е. пропускает часть энергии падающей на нее волны. Наиболее правдоподобно, по-видимому, считать, что это явление обусловлено тем, что Eg представляет собой устойчивое скопление ионизованных облаков повышенной ионизации. При этом размеры облаков и расстояния между ними должны быть достаточно большими, чтобы обеспечить как интенсивное отражение от ор, так и хорошее прохождение волны выше него. Если расстояние между этими облаками уменьшается настолько, что слой £о ор делается сплошным, то он полностью экранирует всю вышележащую ионосферу. В этих случаях высотно-частотные характеристики имеют лишь одну ветвь на высоте 100-110 км (рис. 1.21), причем, как показывают опыты, предельные частотьГ, накоторых еще имеются отражения от Е,, в ряде случаев намного превышают даже критические

Рис. 1.20, Высотно-частотная характеристика с отражениями от полупрозрачного слоя £<, ор

Рис. 1.21. Высотно-частотная характеристика полностью экранирующего слоя £с ор

Видны одно-, двух-, трех- н четырехкратные отражения

неги *< . .<

шттттшш 1 will......wiiiiiiiipni It......iin[j

Рис. 1.22. Высотно-частотная характеристика, когда наблюдается область Е2

Частпота,Мгц

частоты слоя и, таким образом, максимальная электронная концептрация слоя jEcriop может превышать значение области F.

Из разных измерений следует, что слой £<, ор - электронного происхождения, так как па предельных частотах, на которых наблюдаются отражения £с1,ор> зафиксированы случаи двойного лучепреломления, которые здесь еще труднее регистрировать, чем в области Е вследствие очень малой толщины слоя £спор- Непосредственно обнаружено, что характеристика со следами слоя £с ор действительно сопровождается появлением дополнительного максимума электронной концентрации N, превышающего намного значение NE. Соответствующие данные получены с помощью ракеты (см. § 24).

Многочисленные опыты показывают, что Е охватывает иногда область радиусом 1000 км и более и существует преимущественно в течение часа, хотя длительность его жизни часто достигает 2-3 час. Появление £слор в том или ином MtCTc имеет нерегулярный характер, предсказать его появление нельзя. Статистическая обработка ряда наблюдений показывает, однако, что средние его характеристики регулируются солнечной активностью, например опор имеет суточный сезонный ход с максимумом в полдень летом, хотя отклонения единичных значений предельной частсты слоя ор могут быть больше среднего их значения.

Другой, дополнительный слой, наблюдаемый изредка выше слоя Е на высоте порядка 130-150 км (так называемый слой Е2), имеет структуру, по-видимому, подобную структуре нормального слоя Е. В нем четко выражено двойное лучепреломление, а высотно-частотные характеристики при наличии слоя Е2 принимают вид, изображенный на рис. 1.22.

Наряду с указанными данными наблюдается так называемый спорадический слой F2 [261. Высотно-частотные характеристики слоя F2, как мы видели, имеют обычно две ветви. Однако бывают такие состояния слоя F2, когда в нем наблюдаются характеристики типа, изображенного на рис. 1.23, которые имеют количество ветвей, кратное двум. При этом интервал частот Д/ между концами каждой отдельной пары ветвей хорошо удовлетворяет соотношениям (1.15) или (1.17), т. е. А/я:(/я/2); взаимное лее расстояние между отдельными парами ветвей имеет в разных опытах разные величины. В некоторых случаях наб.пюдаются также характеристики, изображенные на рис. 1.24, т. е. как бы две независимые высотно-частотные характеристики, наложенные на одном рисунке.

При некоторых условиях в слое F2 возникает устойчивое во времени скопление ионизованных неоднородных образований, электронная концентрация которых изменяется (как и N нормального слоя) с высотой и имеет максимум iVjj, Таким образом, н)сдполагается, что в слой F2 как бы вкраплены облака, создающие в нем спорадический слой F2 облачной структуры. При этом, поскольку наблюдались также характеристики с шестью ветвями (см. рис. 1.23), следует допустить, что возможно существование двух разреихаемых в измерениях систем ионизованных облаков с разными значениями N, .р.

3 я. л, Альпеит

4 Qj

i - /2

Частота / i

Рис. 1.23. Высотно-частотные характеристики с двумя и тремя парами ветвей

4,0 AG

Рис. 1.24. Высотно-частотные характеристики, состоящие как бы из двух нал ньтх друг на друга независимых характеристик