आयनमंडल: Difference between revisions
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=== एफ परत === | === एफ परत === | ||
[[एफ क्षेत्र]] या क्षेत्र, जिसे एपलटन-बार्नेट परत के रूप में भी जाना जाता है, लगभग से फैला हुआ है {{convert|150|km|mi|sigfig=2|abbr=on}} से अधिक {{convert|500|km|mi|sigfig=2|abbr=on}} पृथ्वी की सतह के ऊपर। यह उच्चतम अतिसूक्ष्म परमाणु घनत्व वाली परत है, जिसका अर्थ है कि इस परत को भेदने वाले संकेत अंतरिक्ष में निकल जाएंगे। अतिसूक्ष्म परमाणु उत्पादन [[अत्यधिक पराबैंगनी]] (यूवी, 10-100 एनएम) विकिरण आयोनाइजिंग परमाणु ऑक्सीजन का प्रभुत्व है। F परत में एक परत होती है (F{{sub|2}}) रात में, लेकिन दिन के दौरान, एक द्वितीयक चोटी (लेबल एफ{{sub|1}}) अक्सर अतिसूक्ष्म परमाणु घनत्व प्रोफाइल में बनता है। क्योंकि एफ{{sub|2}} परत दिन और रात तक बनी रहती है, यह रेडियो तरंगों के अधिकांश [[ skywave ]] प्रसार और लंबी दूरी की [[उच्च आवृत्ति]] (एचएफ, या [[शॉर्टवेव]]) रेडियो संचार के लिए उत्तरदायी है। | [[एफ क्षेत्र]] या क्षेत्र, जिसे एपलटन-बार्नेट परत के रूप में भी जाना जाता है, लगभग से फैला हुआ है {{convert|150|km|mi|sigfig=2|abbr=on}} से अधिक {{convert|500|km|mi|sigfig=2|abbr=on}} पृथ्वी की सतह के ऊपर। यह उच्चतम अतिसूक्ष्म परमाणु घनत्व वाली परत है, जिसका अर्थ है कि इस परत को भेदने वाले संकेत अंतरिक्ष में निकल जाएंगे। अतिसूक्ष्म परमाणु उत्पादन [[अत्यधिक पराबैंगनी]] (यूवी, 10-100 एनएम) विकिरण आयोनाइजिंग परमाणु ऑक्सीजन का प्रभुत्व है। F परत में एक परत होती है (F{{sub|2}}) रात में, लेकिन दिन के दौरान, एक द्वितीयक चोटी (लेबल एफ{{sub|1}}) अक्सर अतिसूक्ष्म परमाणु घनत्व प्रोफाइल में बनता है। क्योंकि एफ{{sub|2}} परत दिन और रात तक बनी रहती है, यह रेडियो तरंगों के अधिकांश [[ skywave ]] प्रसार और लंबी दूरी की [[उच्च आवृत्ति]] (एचएफ, या [[शॉर्टवेव|लघु तरंग]]) रेडियो संचार के लिए उत्तरदायी है। | ||
F परत के ऊपर, ऑक्सीजन आयनों की संख्या कम हो जाती है और हल्के आयन जैसे हाइड्रोजन और हीलियम प्रभावी हो जाते हैं। F परत शिखर के ऊपर और [[plussphere]] के नीचे के इस क्षेत्र को टॉपसाइड आयनमंडल कहा जाता है। | F परत के ऊपर, ऑक्सीजन आयनों की संख्या कम हो जाती है और हल्के आयन जैसे हाइड्रोजन और हीलियम प्रभावी हो जाते हैं। F परत शिखर के ऊपर और [[plussphere]] के नीचे के इस क्षेत्र को टॉपसाइड आयनमंडल कहा जाता है। | ||
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== अनुप्रयोग == | == अनुप्रयोग == | ||
=== रेडियो संचार | === रेडियो संचार=== | ||
आयनित वायुमंडलीय गैसों की उच्च आवृत्ति (एच.एफ, या लघु तरंग) रेडियो तरंगों को अपवर्तित करने की क्षमता के कारण, आयनमंडल रेडियो तरंगों को आकाश में वापस पृथ्वी की ओर निर्देशित कर सकता है। आकाश में एक कोण पर निर्देशित रेडियो तरंगें क्षितिज से परे पृथ्वी पर लौट सकती हैं। "स्किप' या "स्काईवेव" प्रचार नामक इस तकनीक का उपयोग 1920 के दशक से अंतरराष्ट्रीय या अंतरमहाद्वीपीय दूरियों पर संचार करने के लिए किया जाता रहा है। लौटने वाली रेडियो तरंगें पृथ्वी की सतह से फिर से आकाश में प्रतिबिंबित हो सकती हैं, जिससे कई [[हॉप (दूरसंचार)]] के साथ अधिक से अधिक परिसर प्राप्त की जा सकती हैं। यह संचार पद्धति दिन या रात के समय, मौसम और 11 साल के [[सनस्पॉट चक्र|सूर्यकलंक चक्र]] के आधार पर किसी दिए गए पथ पर स्वीकृति के साथ परिवर्तनशील और अविश्वसनीय है। 20वीं शताब्दी के पूर्वार्द्ध के दौरान इसका व्यापक रूप से पारमहासागरीय दूरभाष और टेलीग्राफ सेवा, और व्यापार और राजनयिक संचार के लिए उपयोग किया गया था। इसकी सापेक्ष अविश्वसनीयता के कारण, [[शॉर्टवेव रेडियो|लघु तरंग रेडियो]] संचार को ज्यादातर दूरसंचार उद्योग द्वारा छोड़ दिया गया है, लेकिन यह उच्च-अक्षांश संचार के लिए महत्वपूर्ण है जहां उपग्रह-आधारित रेडियो संचार संभव नहीं है। लघु तरंग प्रसारण अंतरराष्ट्रीय सीमाओं को पार करने और कम लागत पर बड़े क्षेत्रों को समुपयोग करने में उपयोगी है। स्वचालित सेवाएं अभी भी लघु तरंग रेडियो आवृत्तियों का उपयोग करती हैं, जैसे कि निजी मनोरंजक संपर्कों के लिए और प्राकृतिक आपदाओं के दौरान आपातकालीन संचार में सहायता के लिए रेडियो अव्यवसायी शौकिया करते हैं। सशस्त्र सेना लघु तरंग का उपयोग करते हैं ताकि कमजोर बुनियादी ढांचे से स्वतंत्र हो सकें, जिसमें उपग्रह समिलित हैं, और लघु तरंग संचार की कम विलंबता ख्याति व्यापारियों के लिए आकर्षक बनाती है, जहां मिलीसेकंड की गिनती होती है। <ref>{{cite journal | url=https://ieeexplore.ieee.org/document/9311865 | doi=10.1109/TWC.2020.3046475 | title=लो-लेटेंसी एचएफ संचार के लिए रिसीवर डिजाइन| year=2021 | last1=Arikan | first1=Toros | last2=Singer | first2=Andrew C. | journal=IEEE Transactions on Wireless Communications | volume=20 | issue=5 | pages=3005–3015 | s2cid=233990323 }}</ref> | |||
उच्च आवृत्ति ( | |||
==== अपवर्तन का तंत्र ==== | ==== अपवर्तन का तंत्र ==== | ||
जब | जब रेडियो तरंग आयनमंडल तक पहुँचती है, तो तरंग में [[विद्युत क्षेत्र]] आयनमंडल में अतिसूक्ष्म परमाणुों को रेडियो तरंग के समान आवृत्ति पर दोलन करने के लिए बाध्य करता है। इस गुंजयमान दोलन तक कुछ रेडियो-आवृत्ति ऊर्जा दी जाती है। दोलन करने वाले अतिसूक्ष्म परमाणु या तो पुनर्संयोजन के लिए खो जाएंगे या मूल तरंग ऊर्जा को फिर से विकीर्ण कर देंगे। कुल अपवर्तन तब हो सकता है जब आयनमंडल की दोलन आवृत्ति रेडियो आवृत्ति से कम हो, और यदि आयनमंडल में अतिसूक्ष्म परमाणु घनत्व काफी अधिक हो। | ||
[[ज्यामितीय प्रकाशिकी]] को याद करके आयनमंडल के माध्यम से | [[ज्यामितीय प्रकाशिकी]] को याद करके आयनमंडल के माध्यम से विद्युत चुम्बकीय तरंग कैसे प्रसारित होती है, इसकी गुणात्मक समझ प्राप्त की जा सकती है। चूंकि आयनमंडल एक प्लाज्मा है, इसलिए यह दिखाया जा सकता है कि [[अपवर्तक सूचकांक]] एकता से कम है। इसलिए, विद्युत चुम्बकीय "किरण" सामान्य की बजाय सामान्य से दूर झुकती है जैसा कि अपवर्तक सूचकांक एकता से अधिक होने पर इंगित किया जाएगा। यह भी दिखाया जा सकता है कि प्लाज्मा का अपवर्तक सूचकांक, और इसलिए आयनमंडल, आवृत्ति-निर्भर है, फैलाव (ऑप्टिक्स) देखें।<ref>{{cite book|last1=Lied|first1=Finn|title=ध्रुवीय समस्याओं पर जोर देने के साथ उच्च आवृत्ति रेडियो संचार|date=1967|publisher=Advisory Group for Aerospace Research and Development|pages=1–6}}</ref> | ||
[[महत्वपूर्ण आवृत्ति]] | |||
[[महत्वपूर्ण आवृत्ति|क्रांतिक आवृत्ति]] वह सीमांत आवृत्ति है जिस पर या उससे नीचे रेडियो तरंग प्रतिभास के ऊर्ध्वाधर कोण (ऑप्टिक्स) पर एक आयनमंडलीय परत द्वारा परिलक्षित होती है। यदि संचरित आवृत्ति आयनमंडल की [[प्लाज्मा आवृत्ति]] से अधिक है, तो अतिसूक्ष्म परमाणु पर्याप्त तेजी से प्रतिक्रिया नहीं कर सकते हैं, और वे संकेत को फिर से विकीर्ण करने में सक्षम नहीं होते हैं। इसकी गणना नीचे दिखाए अनुसार की जाती है: | |||
: <math>f_{\text{critical}} = 9 \times\sqrt{N}</math> | : <math>f_{\text{critical}} = 9 \times\sqrt{N}</math> | ||
जहाँ N = अतिसूक्ष्म परमाणु घनत्व प्रति | जहाँ N = अतिसूक्ष्म परमाणु घनत्व प्रति m<sup>3</sup> और f<sub>critical</sub> हज़ (Hz) में है। | ||
अधिकतम उपयोग योग्य आवृत्ति ( | अधिकतम उपयोग योग्य आवृत्ति (एम.यू.एफ) को ऊपरी आवृत्ति सीमा के रूप में परिभाषित किया गया है जिसका उपयोग निर्दिष्ट समय पर दो बिंदुओं के बीच संचरण के लिए किया जा सकता है। | ||
: <math>f_\text{muf} = \frac{f_\text{critical}}{ \sin \alpha} </math> | : <math>f_\text{muf} = \frac{f_\text{critical}}{ \sin \alpha} </math> | ||
जहाँ <math>\alpha</math> = [[आगमन का कोण]], [[क्षितिज]] के सापेक्ष तरंग का कोण, और sin साइन फलन है। | |||
कटऑफ आवृत्ति वह आवृत्ति है जिसके नीचे एक रेडियो तरंग परत से अपवर्तन द्वारा दो निर्दिष्ट बिंदुओं के बीच संचरण के लिए आवश्यक प्रतिभास कोण पर आयनमंडल की | कटऑफ आवृत्ति वह आवृत्ति है जिसके नीचे एक रेडियो तरंग परत से अपवर्तन द्वारा दो निर्दिष्ट बिंदुओं के बीच संचरण के लिए आवश्यक प्रतिभास कोण पर आयनमंडल की परत में प्रवेश करने में विफल रहती है। | ||
=== | ===जी.पी.एस/जी.एन.एस.एस आयनमंडलीय सुधार=== | ||
{{stub section|date=October 2013}} | {{stub section|date=October 2013}} | ||
आयनमंडल वैश्विक नौवहन उपग्रह प्रणालियों के प्रभावों को समझने के लिए कई प्रतिरूपों का उपयोग किया जाता है। क्लोबुचर प्रतिरूप वर्तमान में [[GPS]] में आयनमंडलीय प्रभावों की भरपाई के लिए उपयोग किया जाता है। यह प्रतिरूप जॉन (जैक) क्लोबुचर द्वारा लगभग 1974 में अमेरिकी वायु सेना भूभौतिकीय अनुसंधान प्रयोगशाला में विकसित किया गया था।<ref>{{cite web|url=https://www.ion.org/awards/2003-ionfellow-Klobuchar.cfm|title=आईओएन फेलो - श्री जॉन ए क्लोबुचर|website=www.ion.org|access-date=8 May 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20171004140058/https://www.ion.org/awards/2003-ionfellow-Klobuchar.cfm|archive-date=4 October 2017}}</ref> [[गैलीलियो (उपग्रह नेविगेशन)]] नेविगेशन प्रणाली नेक्विक प्रतिरूप का उपयोग करती है।<ref name="Galileo2016">{{cite web|title=गैलीलियो सिंगल फ्रीक्वेंसी यूजर्स के लिए आयनोस्फेरिक करेक्शन एल्गोरिथम|url=https://www.gsc-europa.eu/system/files/galileo_documents/Galileo_Ionospheric_Model.pdf|publisher=Galileo Open Service|access-date=9 February 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20180210120957/https://www.gsc-europa.eu/system/files/galileo_documents/Galileo_Ionospheric_Model.pdf|archive-date=10 February 2018}}</ref> | |||
आयनमंडल वैश्विक नौवहन उपग्रह प्रणालियों के प्रभावों को समझने के लिए कई प्रतिरूपों का उपयोग किया जाता है। | |||
=== अन्य अनुप्रयोग === | === अन्य अनुप्रयोग === | ||
अनावृत पद्धति(सिस्टम थ्योरी) [[इलेक्ट्रोडायनामिक टीथर|विद्युत् गतिक टीथर]], जो आयनमंडल का उपयोग करता है, पर शोध किया जा रहा है। विद्युत चुम्बकीय प्रेरण द्वारा पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से ऊर्जा निकालने के लिए [[अंतरिक्ष का तार]] सर्किट के हिस्से के रूप में प्लाज्मा संपर्ककर्ताओं और आयनमंडल का उपयोग करता है। | |||
== माप == | == माप == | ||
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* विशेष समापक यह पता लगाने के लिए कि संचरित तरंगों से परावर्तित तरंगें कैसे बदल गई हैं। | * विशेष समापक यह पता लगाने के लिए कि संचरित तरंगों से परावर्तित तरंगें कैसे बदल गई हैं। | ||
विभिन्न प्रकार के प्रयोग, जैसे कि HAARP ([[हाई फ्रीक्वेंसी एक्टिव औरोरल रिसर्च प्रोग्राम]]), आयनमंडल के गुणों को संशोधित करने के लिए उच्च शक्ति वाले रेडियो प्रेषक को समिलित करते हैं। ये जांच आयनमंडलीय प्लाज्मा के गुणों और व्यवहार का अध्ययन करने पर ध्यान केंद्रित करती है, विशेष रूप से नागरिक और सैन्य दोनों उद्देश्यों के लिए संचार और निगरानी प्रणाली को बढ़ाने के लिए इसे समझने और उपयोग करने में सक्षम होने पर जोर देती है। HAARP को 1993 में प्रस्तावित बीस वर्षीय प्रयोग के रूप में आरंभ किया गया था, और वर्तमान में यह गकोना, अलास्का के पास सक्रिय है। | विभिन्न प्रकार के प्रयोग, जैसे कि HAARP ([[हाई फ्रीक्वेंसी एक्टिव औरोरल रिसर्च प्रोग्राम|हाई आवृत्तियों एक्टिव औरोरल रिसर्च प्रोग्राम]]), आयनमंडल के गुणों को संशोधित करने के लिए उच्च शक्ति वाले रेडियो प्रेषक को समिलित करते हैं। ये जांच आयनमंडलीय प्लाज्मा के गुणों और व्यवहार का अध्ययन करने पर ध्यान केंद्रित करती है, विशेष रूप से नागरिक और सैन्य दोनों उद्देश्यों के लिए संचार और निगरानी प्रणाली को बढ़ाने के लिए इसे समझने और उपयोग करने में सक्षम होने पर जोर देती है। HAARP को 1993 में प्रस्तावित बीस वर्षीय प्रयोग के रूप में आरंभ किया गया था, और वर्तमान में यह गकोना, अलास्का के पास सक्रिय है। | ||
सुपरडार्न रडार प्रोजेक्ट 8 से 20 मेगाहर्ट्ज़ | सुपरडार्न रडार प्रोजेक्ट 8 से 20 मेगाहर्ट्ज़ परिसर में रेडियो तरंगों के सुसंगत प्रत्यक् प्रकीर्ण का उपयोग करके उच्च और मध्य अक्षांशों पर शोध करता है। सुसंगत प्रत्यक् प्रकीर्ण क्रिस्टल में ब्रैग प्रकीर्णिंग के समान है और इसमें आयनमंडलीय घनत्व अनियमितताओं से प्रकीर्णिंग का रचनात्मक अतरक्षेप समिलित है। परियोजना में 11 से अधिक देश और दोनों गोलार्द्धों में कई रडार समिलित हैं। | ||
वैज्ञानिक, आयनमंडल की जांच उपग्रहों और तारों से होकर गुजरने वाली रेडियो तरंगों में होने वाले परिवर्तनों द्वारा भी कर रहे हैं। [[प्यूर्टो रिको]] में स्थित अरेसीबो टेलीस्कोप का मूल उद्देश्य पृथ्वी के आयनमंडल का अध्ययन करना था। | वैज्ञानिक, आयनमंडल की जांच उपग्रहों और तारों से होकर गुजरने वाली रेडियो तरंगों में होने वाले परिवर्तनों द्वारा भी कर रहे हैं। [[प्यूर्टो रिको]] में स्थित अरेसीबो टेलीस्कोप का मूल उद्देश्य पृथ्वी के आयनमंडल का अध्ययन करना था। | ||
Revision as of 23:18, 24 April 2023
आयनमंडल (/aɪˈɒnəˌsfɪər/)[1][2] पृथ्वी के ऊपरी वायुमंडल का आयनित भाग है, समुद्र तल से लगभग 48 km (30 mi) से 965 km (600 mi) ऊपर,[3] एक ऐसा क्षेत्र जिसमें बाह्य वायुमंडल और मध्यमंडल और बहिर्मंडल के हिस्से समिलित हैं। आयनमंडल सौर विकिरण द्वारा आयनित होता है। यह वायुमंडलीय बिजली में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और चुंबकमंडल के अंदरूनी किनारे का निर्माण करता है। इसका व्यावहारिक महत्व है क्योंकि, अन्य कार्यों के बीच, यह पृथ्वी पर दूर के स्थानों में रेडियो प्रसार को प्रभावित करता है।[4] यह इस परत के माध्यम से यात्रा करने वाले जीपीएस संकेतों को भी प्रभावित करता है।
आविष्कार का इतिहास
1839 के प्रारम्भ में, जर्मन गणितज्ञ और भौतिक विज्ञानी कार्ल फ्रेडरिक गॉस ने कहा था कि वायुमंडल का एक विद्युत प्रवाहकीय क्षेत्र पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के देखे गए बदलावों के लिए उत्तरदायी हो सकता है।[5] साठ साल बाद, गुग्लिल्मो मार्कोनी ने 12 दिसंबर, 1901 को सेंट जॉन्स, न्यूफाउंडलैंड (अब कनाडा में) में स्वीकृति के लिए 152.4 m (500 ft) पतंग-समर्थित स्पृशा का उपयोग करके पहला अटलांटिक पार का रेडियो सिग्नल प्राप्त किया। पसंद, कॉर्नवॉल में प्रसारण केंद्र ने कुछ दूरी के प्रेषक का उपयोग लगभग 500 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति और पहले उत्पादित किसी भी रेडियो सिग्नल की तुलना में 100 गुना अधिक की आवृत्ति के साथ सिग्नल उत्पन्न करने के लिए किया था। प्राप्त संदेश तीन अंकों का था, S अक्षर के लिए मोर्स कोड। न्यूफाउंडलैंड तक पहुंचने के लिए सिग्नल को आयनमंडल से दो बार टकरा कर लौटना होगा। लेकिन, डॉ. जैक बेलरोज़ ने सैद्धांतिक और प्रायोगिक कार्य के आधार पर इसका विरोध किया है।[6] लेकिन, मारकोनी ने एक साल बाद ग्लेस बे, नोवा स्कोटिया में अटलांटिक पार बेतार संचार प्राप्त किया।[7]
1902 में, ओलिवर हीविसाइड ने आयनमंडल की केनेली-हेविसाइड परत के अस्तित्व का प्रस्ताव रखा, जिस पर उनका नाम है।[8] हीविसाइड के प्रस्ताव में वे साधन समिलित हैं जिनके द्वारा रेडियो संकेतों को पृथ्वी की वक्रता के चारों ओर प्रसारित किया जाता है। इसके अतिरिक्त 1902 में, आर्थर एडविन केनेली ने आयनमंडल के कुछ रेडियो-विद्युत गुणों का आविष्कार किया।[9]
1912 में, अमेरिकी कांग्रेस ने अव्यवसायी रेडियो संचालक पर 1912 का रेडियो अधिनियम लागू किया, जिससे उनके संचालन को 1.5 मेगाहर्ट्ज (तरंग दैर्ध्य 200 मीटर या उससे कम) से अधिक आवृत्तियों तक सीमित कर दिया गया। सरकार ने सोचा कि वे आवृत्तियाँ अनुपयोगी थीं। इसने 1923 में आयनमंडल के माध्यम से एच.एफ रेडियो प्रसार का आविष्कार किया।[10]
1926 में, स्कॉटिश भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट वाटसन-वाट ने 1969 में प्रकृति (पत्रिका) में प्रकाशित एक पत्र में आयनमंडल शब्द की प्रस्तुत की:[11]
हमने हाल के वर्षों में 'समताप मंडल' शब्द ..और साथी शब्द 'क्षोभमंडल'... को सार्वभौमिक रूप से अपनाते हुए देखा है शब्द 'आयनमंडल', उस क्षेत्र के लिए जिसमें मुख्य विशेषता काफी अवकृष्ट मुक्त पथों के साथ बड़े पैमाने पर आयनीकरण है, इस श्रृंखला के अतिरिक्त के रूप में उचित प्रतीत होता है।
1930 के दशक के प्रारम्भ में, रेडियो लक्ज़मबर्ग के परीक्षण प्रसारण ने अनजाने में आयनमंडल के पहले रेडियो संशोधन का प्रमाण प्रदान किया; HAARP ने 2017 में इसी नाम के लक्ज़मबर्ग-गोर्की प्रभाव का उपयोग करते हुए प्रयोगों की एक श्रृंखला चलाई।[12]
एडवर्ड वी. एपलटन को 1947 में आयनमंडल के अस्तित्व की पुष्टि करने के लिए 1927 में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। लॉयड बर्कनर ने सबसे पहले आयनमंडल की ऊंचाई और घनत्व को मापा। इसने शॉर्ट-वेव रेडियो प्रचार के पहले पूर्ण सिद्धांत की अनुमति दी। मौरिस वी. विल्क्स और जे.ए. रैटक्लिफ ने आयनमंडल में बहुत लंबी रेडियो तरंगों के रेडियो प्रसार के विषय पर शोध किया। विटाली गिन्ज़बर्ग ने आयनमंडल जैसे जीवद्रव्य में विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रसार का सिद्धांत विकसित किया है।
1962 में, आयनमंडल का अध्ययन करने के लिए कनाडा उपग्रह अलौएट 1 का प्रक्षेपण किया गया था। इसकी सफलता के बाद 1965 में अलौएट 2 और 1969 और 1971 में दो ISIS (उपग्रह) उपग्रह, आगे 1972 और 1975 में AEROS-A और -B, सभी आयनमंडल को मापने के लिए थे।
26 जुलाई, 1963 को पहला क्रियाशील भूतुल्यकाली उपग्रह सिंकॉम 2 का प्रक्षेपण किया गया था।[13] इस उपग्रह (और इसके उत्तराधिकारी) पर युगपत रेडियो बीकन पहली बार सक्षम हुए - भूस्थैतिक कक्षा से पृथ्वी समापक तक रेडियो बीम के साथ कुल अतिसूक्ष्म परमाणु सामग्री (टीईसी) भिन्नता का मापन। (ध्रुवीकरण के विमान का घूर्णन सीधे रास्ते के साथ टी.ई.सी को मापता है।) ऑस्ट्रेलियाई भूभौतिकीविद् एलिजाबेथ एसेक्स-कोहेन 1969 से ऑस्ट्रेलिया और अंटार्कटिका के ऊपर के वातावरण की निगरानी के लिए इस तकनीक का उपयोग कर रहे थे।[14]
भूभौतिकी
आयनमंडल अतिसूक्ष्म परमाणु और विद्युत आवेशित परमाणुओं और अणुओं का एक खोल है जो पृथ्वी को चारों ओर से घेरे हुए है, जो लगभग 50 km (30 mi) की ऊंचाई से 1,000 km (600 mi) से अधिक फैला हुआ है। यह मुख्य रूप से सूर्य से आने वाली पराबैंगनी विकिरण के कारण उपस्थित है।
पृथ्वी के वायुमंडल का सबसे निचला हिस्सा, क्षोभमंडल सतह से लगभग 10 km (6 mi) तक फैला हुआ है। इसके ऊपर समताप मंडल है, इसके बाद मध्यमंडल है। समताप मंडल में आने वाली सौर विकिरण ओजोन परत बनाती है। बाह्य वायुमंडल में, 80 km (50 mi) से ऊपर की ऊंचाइयों पर, वातावरण इतना पतला होता है कि पास के सकारात्मक आयन द्वारा अधिकृत किए जाने से पहले मुक्त अतिसूक्ष्म परमाणु थोड़े समय के लिए उपस्थित रह सकते हैं। इन मुक्त अतिसूक्ष्म परमाणुों की संख्या रेडियो प्रसार को प्रभावित करने के लिए पर्याप्त है। वायुमंडल का यह भाग आंशिक रूप से आयनित होता है और इसमें प्लाज्मा होती है जिसे आयनमंडल कहा जाता है।
पराबैंगनी (यूवी), एक्स-रे और सौर विकिरण के छोटे तरंगदैर्ध्य आयनीकरण कर रहे हैं, क्योंकि इन आवृत्तियों पर फोटॉनों में अवशोषण पर एक तटस्थ गैस परमाणु या अणु से अतिसूक्ष्म परमाणु को अलग करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है। इस प्रक्रिया में प्रकाश अतिसूक्ष्म परमाणु उच्च वेग प्राप्त करता है ताकि निर्मित अतिसूक्ष्म परमाणुिक गैस का तापमान आयनों और न्यूट्रल की तुलना में बहुत अधिक (हजार K के क्रम में) हो। आयनीकरण की विपरीत प्रक्रिया पुनर्संयोजन (रसायन विज्ञान) है, जिसमें एक मुक्त अतिसूक्ष्म परमाणु एक सकारात्मक आयन द्वारा कब्जा कर लिया जाता है। पुनर्संयोजन अनायास होता है, और पुनर्संयोजन पर उत्पादित ऊर्जा को ले जाने वाले फोटॉन के उत्सर्जन का कारण बनता है। जैसे-जैसे कम ऊंचाई पर गैस का घनत्व बढ़ता है, पुनर्संयोजन प्रक्रिया प्रबल होती है, क्योंकि गैस के अणु और आयन एक-दूसरे के करीब होते हैं। इन दो प्रक्रियाओं के बीच संतुलन उपस्थित आयनीकरण की मात्रा को निर्धारित करता है।
आयनीकरण मुख्य रूप से सूर्य और उसके अतिशय पराबैंगनी (ईयूवी) और एक्स-रे विकिरण पर निर्भर करता है जो सौर भिन्नता के साथ दृढ़ता से भिन्न होता है। सूर्य जितना अधिक चुंबकीय रूप से सक्रिय होता है, किसी एक समय में सूर्य पर उतने ही अधिक झाई सक्रिय क्षेत्र होते हैं। सनस्पॉट सक्रिय क्षेत्र बढ़े हुए कोरोनल हीटिंग के स्रोत हैं और ईयूवी और एक्स-रे विकिरण में वृद्धि के साथ, विशेष रूप से एपिसोडिक चुंबकीय विस्फोटोन के दौरान जिसमें सौर फ्लेयर्स समिलित हैं जो पृथ्वी के सूर्य के प्रकाश पक्ष पर आयनीकरण को बढ़ाते हैं और सौर ऊर्जावान कण प्रतिभासएं जो आयनीकरण को बढ़ा सकती हैं। ध्रुवीय क्षेत्रों। इस प्रकार आयनमंडल में आयनीकरण की डिग्री एक दिन (दिन के समय) चक्र और 11 साल के सौर चक्र दोनों का अनुसरण करती है। आयनीकरण की डिग्री में एक मौसमी निर्भरता भी है क्योंकि स्थानीय शीतकालीन पृथ्वी सूर्य से दूर है, इस प्रकार कम सौर विकिरण प्राप्त होता है। प्राप्त विकिरण भौगोलिक स्थिति (ध्रुवीय, auroral क्षेत्र, मध्य-अक्षांश और भूमध्यरेखीय क्षेत्र) के साथ भी भिन्न होता है। ऐसे तंत्र भी हैं जो आयनमंडल को परेशान करते हैं और आयनीकरण को कम करते हैं।
सिडनी चैपमैन (गणितज्ञ) ने प्रस्तावित किया कि आयनमंडल के नीचे के क्षेत्र को 'उदासीन मंडल' कहा जाए[15]("तटस्थ वातावरण")।[16][17]
आयनीकरण की परतें
रात में एफ परत महत्वपूर्ण आयनीकरण की एकमात्र परत होती है, जबकि ई और डी परतों में आयनीकरण बेहद कम होता है। दिन के दौरान, डी और ई परतें बहुत अधिक आयनित हो जाती हैं, जैसा कि एफ परत करती है, जो आयनीकरण के एक अतिरिक्त, कमजोर क्षेत्र को विकसित करती है जिसे एफ के रूप में जाना जाता है।1 परत। एफ2 परत दिन और रात तक बनी रहती है और रेडियो तरंगों के अपवर्तन और प्रतिबिंब के लिए उत्तरदायी मुख्य क्षेत्र है।
डी परत
डी परत सबसे भीतरी परत है, 48 km (30 mi) को 90 km (56 mi) पृथ्वी की सतह के ऊपर। यहां आयनीकरण 121.6 नैनोमीटर (एनएम) आयनाइजिंग नाइट्रिक ऑक्साइड (एनओ) के तरंग दैर्ध्य पर लाइमैन श्रृंखला-अल्फा हाइड्रोजन विकिरण के कारण है। इसके अतिरिक्त, सोलर फ्लेयर्स हार्ड एक्स-रे (वेवलेंथ < 1 nm) जो N को आयनित करता है2 और ओ2. डी परत में पुनर्संयोजन दर अधिक होती है, इसलिए आयनों की तुलना में कई अधिक तटस्थ वायु अणु होते हैं।
मध्यम आवृत्ति (एमएफ) और कम उच्च आवृत्ति (एचएफ) रेडियो तरंगें डी परत के भीतर महत्वपूर्ण रूप से क्षीण होती हैं, क्योंकि गुजरने वाली रेडियो तरंगें अतिसूक्ष्म परमाणुों को स्थानांतरित करने का कारण बनती हैं, जो तब तटस्थ अणुओं से टकराती हैं, जिससे उनकी ऊर