§ 4.4. Тонкая неоднородная структура ионосферы

Наблюдения за сигналами, отраженными от ионосферы, показали, что их амплитуда быстро меняется во времени, причем эти изменения носят нерегулярный характер. Обработка результатов измерений колебаний амплитуды отраженного сигнала привела к выводу, что поле отраженной волны состоит из нескольких компонентов [10]. Основная часть энергии волны отражается от ионосферы и создает регулярную отраженную волну. Кроме того, существует большое число рассеянных волн со случайными амплитудами и фазами. Наличие рассеянных волн говорит о том, что ионосферные слои неоднородны и в горизонтальном направлении. Непрерывное изменение амплитуд и фаз рассеянных волн происходит благодаря флуктуациям неоднородностей. В ионосфере непрерывно происходят сгущения и разрежения плотности ионизации, нерегулярные как во времени, так и от точки к точке. Помимо этого, под действием ветров вся неоднородная структура ионосферы перемещается. Причина образования неоднородностей в ионосфере пока не установлена. Предполагают, что основной причиной является турбулентное движение ионизированного газа.

Анализ рассеянных сигналов позволил составить представление о структуре неоднородностей. Неоднородности представляются некоторыми областями с электронной плотностью, отличной от среднего значения электронной плотности на данной высоте ионосферы. Размеры неоднородностей лежат в очень широких пределах - от нескольких метров до нескольких километров. На высоте 60÷80 км, т. е. в области D, преобладают более мелкие неоднородности размером до десятков метров, в слое Е - неоднородности размером 200÷300 м, а в слое F - неоднородности размером до нескольких километров. Обнаружено, что неоднородности слоя F имеют продолговатую форму и вытянуты вдоль силовых линий магнитного поля Земли.

Отклонение электронной плотности неоднородностей от среднего значения электронной плотности окружающего ионизированного газа составляет (0,1÷1)%. Скорость движения неоднородностей не превышает 1÷10 м/с [10].

В настоящее время явление рассеяния радиоволн на неоднородностях ионосферы нашло практическое применение. Путем рассеяния сигналов неоднородностями ионосферы осуществляется радиосвязь на метровых волнах на расстоянии 1000÷2000 км.