GIỚI THIỆU I.1 Khái niệm - Tầng điện li là lớp bên trên của khí quyển, nơi chịu nhiều tác dụng các bức bức xạ khác từ vũ trụ tới nên chứa nhiều ion và điện tử tự do.. - Tầng điện li khôn
Trang 1BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
Học viện Hàng Không Việt Nam Khoa Điện Tử Viễn Thông
************
BÁO CÁO MÔN HỌC
ĐỀ TÀI :
TẦNG ĐIỆN LI
LỚP ĐVC4
NHÓM 1:
TRẦN TRỌNG DUY
PHẠM TRẦN ĐÌNH GIANG
NGUYỄN MINH KHÔI
NGUYỄN TRỌNG NGHĨA
PHẠM NGUYỄN THÀNH NHÂN
TRẦN THANH TÚ
Trang 2TẦNG ĐIỆN LI
I. GIỚI THIỆU
I.1 Khái niệm
- Tầng điện li là lớp bên trên của khí quyển, nơi chịu nhiều tác dụng các bức
bức xạ khác từ vũ trụ tới nên chứa nhiều ion và điện tử tự do
- Tầng điện li không chỉ có mặt ở Trái Đất mà còn có thể có mặt trên các hành tinh khác trong vũ trụ
I.2 Tầng điện li trong bầu khí quyển
• Tầng điện li nằm ở độ cao từ 50-80km đến khoảng 1000km, và được chia thành 3 lớp D, E và F
- Lớp D nằm trong khoảng độ cao từ 50 đến 90 km Vào ban đêm, lớp D hầu như biến mất
- Lớp E nằm ở độ cao từ 90 đến 120 km và được đặc trưng bởi sự tăng nồng độ electron theo độ cao vào ban ngày; nồng độ cực đại nằm ở độ cao khoảng
110 km Ban đêm nồng độ electron giảm rõ rệt
- Lớp F bao gồm toàn bộ các lớp điện li ở độ cao trên 130 - 140 km và thường được chia thành 2 lớp phụ là F1 (150 - 200 km) và F2
Hình 1 các lớp trong tầng điện li I.3 Ảnh hưởng và vai trò của tầng điện li tới việc truyền, phát sóng
• Ảnh hưởng
- Tầng điện li có ảnh hưởng rất lớn đến sự truyền sóng vô tuyến, nhất là khi có bão từ Lớp D hấp thụ rất mạnh năng lượng sóng vô tuyến ở dải sóng trung
Do đó, ban ngày hầu như không quan sát được sự giao thoa của sóng đất và
Trang 3sóng không gian (gọi là hiện tượng phađin) ở dải sóng trung Sóng trung đi tới lớp E sẽ bị phản xạ trở lại mặt đất Tính không ổn định của lớp E, nhất là lúc sáng sớm, chiều tối và ban đêm đã gây nên phađin Sự phản xạ sóng vô tuyến từ lớp F2 đã tạo khả năng liên lạc ở các cự li rất xa trong dải sóng ngắn
• Vai trò
- Tầng điện li: là tầng khí quyển ở độ cao từ 80-800km có chứa nhiều hạt
mang điện tích là các electron, ion dương và ion âm
- Sóng dài: có năng lượng nhỏ nên không truyền đi xa được Ít bị nước hấp thụ
nên được dùng trong thông tin liên lạc trên mặt đất và trong nước
- Sóng trung: Ban ngày sóng trung bị tần điện li hấp thụ mạnh nên không
truyền đi xa được Ban đêm bị tần điện li phản xạ mạnh nên truyền đi xa được Được dùng trong thông tin liên lạc vào ban đêm
- Sóng ngắn: Có năng lượng lớn, bị tần điện li và mặt đất phản xạ mạnh Vì
vậy từ một đài phát trên mặt đất thì sóng ngắn có thể truyền tới mọi nơi trên mặt đất Dùng trong thông tin liên lạc trên mặt đất
- Sóng cực ngắn: Có năng lượng rất lớn và không bị tần điện li phản xạ hay
hấp thụ Được dùng trong thôn tin vũ trụ
II. Sự truyền sóng quanh trái đất nhờ tầng điện li
Sóng cực ngắn (1cm - 10m): Không bị tầng điện li hấp thụ,phản xạ → thông tin trong vũ trụ
Sóng ngắn (10m – 200m ): Được tầng điện li và mặt đất phản xạ nhiều lần → dùng để thông tin trên quả đất
Sóng trung ( 200m – 3000m) :bị tầng điện li hấp thụ → thông tin trên bề mặt quả đất
Sóng dài (từ 3000m) : Không bị nước hấp thụ → dùng để thông tin dưới nước
Trang 4Hình 2: Sự truyền sóng quanh trái đất và các tầng khí quyển
xạ môi trường nhiều phản ứng hóa học xảy ra đối với ôxy, nitơ, hơi nước, CO2 chúng bị phân tách thành các nguyên tử và sau đó ion hóa thành các ion như NO+, O+, O2+, NO3-, NO2- và nhiều hạt bị ion hóa phóng xạ sóng điện
từ khi hấp thụ các tia mặt trời vùng tử ngoại xa Bức xạ làm cho các hạt trong khí quyển thuộc tầng này trở thành mang điện cho phép các sóng radio được phản xạ trở lại và có thể nhận được tại các điểm vượt ra khỏi khoảng cách tới đường chân trời Do đó nó có thể truyền đi xa
bước sóng dài phản xạ tốt hơn vì:
điện tốt hơn vì dòng điện xoáy của bước sóng dài được thực hiện trong một chu vi rộng hơn (tính theo chiều dài bước sóng), bước sóng ngắn thì ngược
sóng, thì trường hợp sóng dài trội hơn hẳn
chứ không xảy ra trên một mặt phẳng duy nhất như trên bề mặt kim loại
Trang 5Sóng phản xạ trên nhiều lớp của tầng điện ly này có pha khác nhau (vì độ dài đường đi khác nhau)
nhau
tầng điện ly có thể xem là một gương phẳng so với chiều dài bước sóng dài
xem là gương phẳng được
• Quá trình ion hoá là quá trình tách điện tử ra khỏi vỏ ngoài của các phân
tử chúng mất cân bằng và mang điện có 2 dạng ion hoá chính là do bức
xạ của mặt trời
- bức xạ quan
- bức xạ hạt III.1 Bức xạ quan
Đây là nguyên nhân chủ yếu để tạo thành tầng điện ly mặt trời bức xạ song điện từ trong một dãi rất rộng tuy nhiên chỉ có một số tia ,có tác dụng ion hoá đó là những tia thoả mãn điều kiện sau:
h.v > w trong đó :
h hằng số plank
V tần số bức xạ
W công ion hoá
Ta có:
ionhoa
ionhoa
v
h
λ
0
12.394
ionhoa
c h A
w w
λ
⇒ = =
Với A0=10-10 m (ac gông – đơn vị độ dài)
III.2 Bức xạ hạt
mặt trời liên tục phát ra các dòng hạt gồm điện tử ,ion và các trung hoà điện nhưng chủ yếu là điện tử.những hạt này có động năng rất lớn ,khi bắn vào các nguyên phân tử giải phóng ra điện tử và gây ion hoá
2 1.
2
m v
w
>
Với m1 là khối lượng hạt
Trang 6IV. CÁC THAM SỐ CỦA TẦNG ĐIỆN LI
IV.1 Độ điện thẩm
- Độ điện thẩm tương đối của tầng điện ly được xác định theo công thức
2 2
dly
N v
ε
ω
= −
+
Với:
Ne là mật độ điện tử (e/cm2)
ω là tần số sóng
v tần số va chạm
- Khi cộng hưởng tức tần số � bằng tần số v thì
3 2
3,19.10 1
2
e dly
N
ε
ω
= −
- Đối với sóng ngắn thì � >> v vì vậy ta bỏ qua v và với � =2πf khi đó
2
80,8
dly
N f
ε
⇒ = −
IV.2 Độ điện dẫn
Ta có công thức tính độ điện dẫn như sau:
8
2 2
f
N v v
σ
ω
−
+
Ta thấy
- ԑdly và �I phụ thuộc vào Ne
- Nếu f tiến tới vô cùng thì ԑdly tiến1và I tiến tơi 0 giống như truyền song trong không gian tự do
