आयनमंडल: Difference between revisions
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26 जुलाई, 1963 को पहला क्रियाशील भूतुल्यकाली उपग्रह सिंकॉम 2 का प्रक्षेपण किया गया था।<ref>{{cite web|url=http://harveycohen.net/crcss/history.html|title=अंतरिक्ष की दौड़ में प्रथम। एक ऑस्ट्रेलियाई दृष्टिकोण से|website=harveycohen.net|access-date=8 May 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170911162138/http://harveycohen.net/crcss/history.html|archive-date=11 September 2017}}</ref> इस उपग्रह (और इसके उत्तराधिकारी) पर युगपत रेडियो बीकन पहली बार सक्षम हुए - भूस्थैतिक कक्षा से पृथ्वी समापक तक रेडियो बीम के साथ [[कुल इलेक्ट्रॉन सामग्री|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।<ref>{{cite web|url=http://harveycohen.net/essex|title=एलिजाबेथ ए। एसेक्स-कोहेन आयनोस्फेरिक फिजिक्स पेपर आदि|website=harveycohen.net|access-date=8 May 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170911205109/http://harveycohen.net/essex/|archive-date=11 September 2017}}</ref> | 26 जुलाई, 1963 को पहला क्रियाशील भूतुल्यकाली उपग्रह सिंकॉम 2 का प्रक्षेपण किया गया था।<ref>{{cite web|url=http://harveycohen.net/crcss/history.html|title=अंतरिक्ष की दौड़ में प्रथम। एक ऑस्ट्रेलियाई दृष्टिकोण से|website=harveycohen.net|access-date=8 May 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170911162138/http://harveycohen.net/crcss/history.html|archive-date=11 September 2017}}</ref> इस उपग्रह (और इसके उत्तराधिकारी) पर युगपत रेडियो बीकन पहली बार सक्षम हुए - भूस्थैतिक कक्षा से पृथ्वी समापक तक रेडियो बीम के साथ [[कुल इलेक्ट्रॉन सामग्री|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।<ref>{{cite web|url=http://harveycohen.net/essex|title=एलिजाबेथ ए। एसेक्स-कोहेन आयनोस्फेरिक फिजिक्स पेपर आदि|website=harveycohen.net|access-date=8 May 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170911205109/http://harveycohen.net/essex/|archive-date=11 September 2017}}</ref> | ||
== भूभौतिकी == | == भूभौतिकी == | ||
आयनमंडल [[इलेक्ट्रॉन]] | आयनमंडल [[इलेक्ट्रॉन|अतिसूक्ष्म परमाणु]] और विद्युत आवेशित परमाणुओं और [[अणु]]ओं का एक खोल है जो पृथ्वी को चारों ओर से घेरे हुए है, जो लगभग {{convert|50|km|mi|sigfig=1|abbr=on}} की ऊंचाई से {{convert|1000|km|mi|sigfig=1|abbr=on}} 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 | पृथ्वी के वायुमंडल का सबसे निचला हिस्सा, क्षोभमंडल सतह से लगभग {{convert|10|km|mi|sigfig=1|abbr=on}} 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, {{convert|80|km|mi|sigfig=1|abbr=on}} 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 भौतिकी|प्लाज्मा]] होती है जिसे आयनमंडल कहा जाता है। | ||
अल्ट्रावाइलेट (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 | अल्ट्रावाइलेट (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 एक 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। | ||
आयोनाइजेशन मुख्य रूप से सूर्य और उसके चरम 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 विस्[[ फोटोन ]] के दौरान जिसमें [[सौर फ्लेयर्स]] समिलित हैं जो पृथ्वी के सूर्य के प्रकाश पक्ष पर आयनीकरण को बढ़ाते हैं और [[सौर ऊर्जावान कण]] घटनाएं 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। | आयोनाइजेशन मुख्य रूप से सूर्य और उसके चरम 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 विस्[[ फोटोन ]] के दौरान जिसमें [[सौर फ्लेयर्स]] समिलित हैं जो पृथ्वी के सूर्य के प्रकाश पक्ष पर आयनीकरण को बढ़ाते हैं और [[सौर ऊर्जावान कण]] घटनाएं 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। | ||
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डी परत सबसे भीतरी परत है, {{convert|48|km|mi|abbr=on}} को {{convert|90|km|mi|abbr=on}} पृथ्वी की सतह के ऊपर। यहां आयोनाइजेशन 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 {{nowrap|< 1 nm}}) जो N को आयनित करता है{{sub|2}} और ओ{{sub|2}}. डी परत में पुनर्संयोजन दर अधिक होती है, इसलिए आयनों की तुलना में कई अधिक तटस्थ वायु अणु होते हैं। | डी परत सबसे भीतरी परत है, {{convert|48|km|mi|abbr=on}} को {{convert|90|km|mi|abbr=on}} पृथ्वी की सतह के ऊपर। यहां आयोनाइजेशन 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 {{nowrap|< 1 nm}}) जो N को आयनित करता है{{sub|2}} और ओ{{sub|2}}. 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 तरंग]]ें डी परत के भीतर महत्वपूर्ण रूप से क्षीण होती हैं, क्योंकि गुजरने वाली रेडियो तरंगें | मध्यम आवृत्ति (एमएफ) और कम उच्च आवृत्ति (एचएफ) [[रेडियो तरंग]]ें 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 ऊर्जा निकल जाती है। कम आवृत्तियाँ अधिक अवशोषण का अनुभव करती हैं क्योंकि वे अतिसूक्ष्म परमाणुों को आगे ले जाती हैं, जिससे टकराव की संभावना अधिक होती है। यह [[आयनमंडलीय अवशोषण]] का मुख्य कारण है, विशेष रूप से 10 मेगाहर्ट्ज और उससे कम पर, उच्च आवृत्तियों पर उत्तरोत्तर कम अवशोषण के साथ। यह प्रभाव दोपहर के आसपास चरम पर होता है और रात में डी परत की मोटाई में कमी के कारण कम हो जाता है; [[ब्रह्मांडीय किरणों]] के कारण केवल एक छोटा सा हिस्सा बचा है। कार्रवाई में डी परत का एक सामान्य उदाहरण दिन के समय दूर के एएम [[प्रसारण बैंड]] स्टेशनों का गायब होना है। | ||
[[सौर प्रोटॉन घटना]]ओं के दौरान, उच्च और ध्रुवीय अक्षांशों पर डी-क्षेत्र में आयनीकरण असामान्य रूप से उच्च स्तर तक पहुंच सकता है। इस तरह की बहुत ही दुर्लभ घटनाओं को पोलर कैप अवशोषण (या पीसीए) घटनाओं के रूप में जाना जाता है, क्योंकि बढ़े हुए आयनीकरण से क्षेत्र से गुजरने वाले रेडियो संकेतों के अवशोषण में काफी वृद्धि होती है।<ref name="Rose1962">{{cite journal|last1=Rose|first1=D.C.|last2=Ziauddin|first2=Syed|title=ध्रुवीय टोपी अवशोषण प्रभाव|journal=Space Science Reviews|date=June 1962|volume=1|issue=1|page=115|doi=10.1007/BF00174638|bibcode=1962SSRv....1..115R|s2cid=122220113}}</ref> वास्तव में, गहन घटनाओं के दौरान अवशोषण का स्तर कई दसियों डीबी तक बढ़ सकता है, जो ट्रांसपोलर एचएफ रेडियो सिग्नल ट्रांसमिशन को अवशोषित करने के लिए पर्याप्त है (यदि सभी नहीं)। ऐसे आयोजन आम तौर पर 24 से 48 घंटे से कम समय तक चलते हैं। | [[सौर प्रोटॉन घटना]]ओं के दौरान, उच्च और ध्रुवीय अक्षांशों पर डी-क्षेत्र में आयनीकरण असामान्य रूप से उच्च स्तर तक पहुंच सकता है। इस तरह की बहुत ही दुर्लभ घटनाओं को पोलर कैप अवशोषण (या पीसीए) घटनाओं के रूप में जाना जाता है, क्योंकि बढ़े हुए आयनीकरण से क्षेत्र से गुजरने वाले रेडियो संकेतों के अवशोषण में काफी वृद्धि होती है।<ref name="Rose1962">{{cite journal|last1=Rose|first1=D.C.|last2=Ziauddin|first2=Syed|title=ध्रुवीय टोपी अवशोषण प्रभाव|journal=Space Science Reviews|date=June 1962|volume=1|issue=1|page=115|doi=10.1007/BF00174638|bibcode=1962SSRv....1..115R|s2cid=122220113}}</ref> वास्तव में, गहन घटनाओं के दौरान अवशोषण का स्तर कई दसियों डीबी तक बढ़ सकता है, जो ट्रांसपोलर एचएफ रेडियो सिग्नल ट्रांसमिशन को अवशोषित करने के लिए पर्याप्त है (यदि सभी नहीं)। ऐसे आयोजन आम तौर पर 24 से 48 घंटे से कम समय तक चलते हैं। | ||
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केनेली-हैविसाइड परत मध्य परत है, {{convert|90|km|mi|sigfig=2|abbr=on}} को {{convert|150|km|mi|sigfig=2|abbr=on}} पृथ्वी की सतह के ऊपर। आयनीकरण नरम एक्स-रे (1-10 एनएम) और दूर पराबैंगनी (यूवी) आणविक [[ऑक्सीजन]] (ओ) के सौर विकिरण आयनीकरण के कारण होता है{{sub|2}}). आम तौर पर, तिरछी घटना पर, यह परत केवल 10 मेगाहर्ट्ज से कम आवृत्तियों वाली रेडियो तरंगों को प्रतिबिंबित कर सकती है और ऊपर की आवृत्तियों पर अवशोषण में थोड़ा योगदान दे सकती है। लेकिन, तीव्र [[छिटपुट ई]] घटनाओं के दौरान, ई{{sub|s}} परत 50 मेगाहर्ट्ज और उससे अधिक की आवृत्तियों को प्रतिबिंबित कर सकती है। ई परत की ऊर्ध्वाधर संरचना मुख्य रूप से आयनीकरण और पुनर्संयोजन के प्रतिस्पर्धी प्रभावों से निर्धारित होती है। रात में ई परत कमजोर हो जाती है क्योंकि आयनीकरण का प्राथमिक स्रोत अब | केनेली-हैविसाइड परत मध्य परत है, {{convert|90|km|mi|sigfig=2|abbr=on}} को {{convert|150|km|mi|sigfig=2|abbr=on}} पृथ्वी की सतह के ऊपर। आयनीकरण नरम एक्स-रे (1-10 एनएम) और दूर पराबैंगनी (यूवी) आणविक [[ऑक्सीजन]] (ओ) के सौर विकिरण आयनीकरण के कारण होता है{{sub|2}}). आम तौर पर, तिरछी घटना पर, यह परत केवल 10 मेगाहर्ट्ज से कम आवृत्तियों वाली रेडियो तरंगों को प्रतिबिंबित कर सकती है और ऊपर की आवृत्तियों पर अवशोषण में थोड़ा योगदान दे सकती है। लेकिन, तीव्र [[छिटपुट ई]] घटनाओं के दौरान, ई{{sub|s}} परत 50 मेगाहर्ट्ज और उससे अधिक की आवृत्तियों को प्रतिबिंबित कर सकती है। ई परत की ऊर्ध्वाधर संरचना मुख्य रूप से आयनीकरण और पुनर्संयोजन के प्रतिस्पर्धी प्रभावों से निर्धारित होती है। रात में ई परत कमजोर हो जाती है क्योंकि आयनीकरण का प्राथमिक स्रोत अब उपस्थित नहीं है। सूर्यास्त के बाद ई परत की ऊंचाई में अधिकतम वृद्धि उस सीमा को बढ़ा देती है जिस तक रेडियो तरंगें परत से प्रतिबिंब द्वारा यात्रा कर सकती हैं। | ||
इस क्षेत्र को केनेली-हेविसाइड परत या केवल हीविसाइड परत के रूप में भी जाना जाता है। इसके अस्तित्व की भविष्यवाणी 1902 में स्वतंत्र रूप से और लगभग एक साथ अमेरिकी इलेक्ट्रिकल इंजीनियर आर्थर एडविन केनेली (1861-1939) और ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी ओलिवर हेविसाइड (1850-1925) द्वारा की गई थी। 1924 में एडवर्ड वी. एपलटन और [[माइल्स आयलर फुल्टन बार्नेट]] द्वारा इसके अस्तित्व का पता लगाया गया था। | इस क्षेत्र को केनेली-हेविसाइड परत या केवल हीविसाइड परत के रूप में भी जाना जाता है। इसके अस्तित्व की भविष्यवाणी 1902 में स्वतंत्र रूप से और लगभग एक साथ अमेरिकी इलेक्ट्रिकल इंजीनियर आर्थर एडविन केनेली (1861-1939) और ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी ओलिवर हेविसाइड (1850-1925) द्वारा की गई थी। 1924 में एडवर्ड वी. एपलटन और [[माइल्स आयलर फुल्टन बार्नेट]] द्वारा इसके अस्तित्व का पता लगाया गया था। | ||
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[[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 | [[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। | ||
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 आयनोस्फीयर 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 आयनोस्फीयर कहा जाता है। | ||
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=={{anchor|Ionospheric model}}आयनमंडलीय मॉडल== | =={{anchor|Ionospheric model}}आयनमंडलीय मॉडल== | ||
एक आयनमंडलीय मॉडल स्थान, ऊंचाई, वर्ष के दिन, सनस्पॉट चक्र के चरण और भू-चुंबकीय गतिविधि के कार्य के रूप में आयनमंडल का गणितीय विवरण है। भूभौतिक रूप से, आयनमंडलीय [[प्लाज्मा (भौतिकी)]] की स्थिति को चार मापदंडों द्वारा वर्णित किया जा सकता है: '' | एक आयनमंडलीय मॉडल स्थान, ऊंचाई, वर्ष के दिन, सनस्पॉट चक्र के चरण और भू-चुंबकीय गतिविधि के कार्य के रूप में आयनमंडल का गणितीय विवरण है। भूभौतिक रूप से, आयनमंडलीय [[प्लाज्मा (भौतिकी)]] की स्थिति को चार मापदंडों द्वारा वर्णित किया जा सकता है: ''अतिसूक्ष्म परमाणु घनत्व, अतिसूक्ष्म परमाणु और आयन तापमान'' और, चूंकि आयनों की कई प्रजातियां उपस्थित हैं, ''आयनिक संरचना''। रेडियो प्रसार विशिष्ट रूप से अतिसूक्ष्म परमाणु घनत्व पर निर्भर करता है। | ||
मॉडल आमतौर पर कंप्यूटर प्रोग्राम के रूप में व्यक्त किए जाते हैं। मॉडल तटस्थ वातावरण और सूर्य के प्रकाश के साथ आयनों और | मॉडल आमतौर पर कंप्यूटर प्रोग्राम के रूप में व्यक्त किए जाते हैं। मॉडल तटस्थ वातावरण और सूर्य के प्रकाश के साथ आयनों और अतिसूक्ष्म परमाणुों की बातचीत के बुनियादी भौतिकी पर आधारित हो सकता है, या यह बड़ी संख्या में टिप्पणियों या भौतिकी और टिप्पणियों के संयोजन के आधार पर एक सांख्यिकीय विवरण हो सकता है। सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले मॉडलों में से एक [[अंतर्राष्ट्रीय संदर्भ आयनमंडल]] (IRI) है,<ref>Bilitza, 2001</ref> जो डेटा पर आधारित है और अभी उल्लिखित चार पैरामीटर निर्दिष्ट करता है। आईआरआई अंतरिक्ष अनुसंधान समिति (सीओएसपीएआर) और [[इंटरनेशनल यूनियन ऑफ रेडियो साइंस]] (यूआरएसआई) द्वारा प्रायोजित एक अंतरराष्ट्रीय परियोजना है।<ref>{{cite web |url=http://ccmc.gsfc.nasa.gov/modelweb/ionos/iri.html |title=अंतर्राष्ट्रीय संदर्भ आयनमंडल|publisher=Ccmc.gsfc.nasa.gov |access-date=2011-11-08 |url-status=live |archive-url=http://archive.wikiwix.com/cache/20110223151912/http://ccmc.gsfc.nasa.gov/modelweb/ionos/iri.html |archive-date=2011-02-23 }}</ref> प्रमुख डेटा स्रोत आयनोसॉन्ड्स का विश्वव्यापी नेटवर्क, शक्तिशाली असंगत स्कैटर रडार (जिकामार्का, [[अरेसीबो टेलीस्कोप]], मिलस्टोन हिल, मालवर्न, सेंट सैंटिन), आईएसआईएस और अलौएट टॉपसाइड [[ वायुमंडलीय अवरक्त साउंडर ]], और कई उपग्रहों और रॉकेटों पर सीटू उपकरण हैं। आईआरआई वार्षिक अद्यतन किया जाता है। कुल अतिसूक्ष्म परमाणु सामग्री (टीईसी) का वर्णन करने की तुलना में आयनमंडल के नीचे से अधिकतम घनत्व की ऊंचाई तक अतिसूक्ष्म परमाणु घनत्व की भिन्नता का वर्णन करने में आईआरआई अधिक सटीक है। 1999 से यह मॉडल स्थलीय आयनमंडल के लिए अंतर्राष्ट्रीय मानक (मानक TS16457) है। | ||
== आदर्श मॉडल == के लिए लगातार विसंगतियाँ | == आदर्श मॉडल == के लिए लगातार विसंगतियाँ | ||
[[File:Ionosphere-Thermosphere Processes.jpg|thumb|आयनमंडल घटना का अवलोकन]][[ आयनोग्राफ ]] अभिकलन के माध्यम से, विभिन्न परतों के वास्तविक आकार को कम करने की अनुमति देते हैं। | [[File:Ionosphere-Thermosphere Processes.jpg|thumb|आयनमंडल घटना का अवलोकन]][[ आयनोग्राफ ]] अभिकलन के माध्यम से, विभिन्न परतों के वास्तविक आकार को कम करने की अनुमति देते हैं। अतिसूक्ष्म परमाणु/आयन-प्लाज्मा (भौतिकी) की गैर-सजातीय संरचना मोटे प्रतिध्वनि के निशान पैदा करती है, जो मुख्य रूप से रात में और उच्च अक्षांशों पर और अशांत स्थितियों के दौरान देखी जाती है। | ||
=== शीतकालीन विसंगति === | === शीतकालीन विसंगति === | ||
मध्य अक्षांशों पर, F<sub>2</sub> परत दिन के समय आयन का उत्पादन गर्मियों में अधिक होता है, जैसा कि अपेक्षित था, क्योंकि सूर्य पृथ्वी पर अधिक सीधे चमकता है। लेकिन, तटस्थ वातावरण के आणविक-से-परमाणु अनुपात में मौसमी परिवर्तन होते हैं जिसके कारण ग्रीष्मकालीन आयन हानि दर और भी अधिक हो जाती है। इसका परिणाम यह होता है कि ग्रीष्मकाल में हानि में वृद्धि ग्रीष्मकाल में उत्पादन में वृद्धि और कुल एफ में वृद्धि को दबा देती है<sub>2</sub> आयनीकरण वास्तव में स्थानीय गर्मी के महीनों में कम होता है। इस प्रभाव को शीतकालीन विसंगति के रूप में जाना जाता है। विसंगति हमेशा उत्तरी गोलार्ध में | मध्य अक्षांशों पर, F<sub>2</sub> परत दिन के समय आयन का उत्पादन गर्मियों में अधिक होता है, जैसा कि अपेक्षित था, क्योंकि सूर्य पृथ्वी पर अधिक सीधे चमकता है। लेकिन, तटस्थ वातावरण के आणविक-से-परमाणु अनुपात में मौसमी परिवर्तन होते हैं जिसके कारण ग्रीष्मकालीन आयन हानि दर और भी अधिक हो जाती है। इसका परिणाम यह होता है कि ग्रीष्मकाल में हानि में वृद्धि ग्रीष्मकाल में उत्पादन में वृद्धि और कुल एफ में वृद्धि को दबा देती है<sub>2</sub> आयनीकरण वास्तव में स्थानीय गर्मी के महीनों में कम होता है। इस प्रभाव को शीतकालीन विसंगति के रूप में जाना जाता है। विसंगति हमेशा उत्तरी गोलार्ध में उपस्थित होती है, लेकिन आमतौर पर कम सौर गतिविधि की अवधि के दौरान दक्षिणी गोलार्ध में अनुपस्थित होती है। | ||
=== विषुवतीय विसंगति === | === विषुवतीय विसंगति === | ||
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===एक्स-रे: [[अचानक आयनमंडलीय गड़बड़ी]] (SID)=== | ===एक्स-रे: [[अचानक आयनमंडलीय गड़बड़ी]] (SID)=== | ||
जब सूर्य सक्रिय होता है, तो तेज सौर ज्वालाएं उत्पन्न हो सकती हैं जो कठोर एक्स-रे के साथ पृथ्वी के सूर्य के प्रकाश वाले हिस्से से टकराती हैं। एक्स-रे डी-क्षेत्र में प्रवेश करते हैं, | जब सूर्य सक्रिय होता है, तो तेज सौर ज्वालाएं उत्पन्न हो सकती हैं जो कठोर एक्स-रे के साथ पृथ्वी के सूर्य के प्रकाश वाले हिस्से से टकराती हैं। एक्स-रे डी-क्षेत्र में प्रवेश करते हैं, अतिसूक्ष्म परमाणुों को छोड़ते हैं जो तेजी से अवशोषण को बढ़ाते हैं, जिससे उच्च आवृत्ति (3-30 मेगाहर्ट्ज) रेडियो ब्लैकआउट होता है जो मजबूत फ्लेयर्स के बाद कई घंटों तक जारी रह सकता है। इस समय के दौरान बहुत कम आवृत्ति (3–30 kHz) सिग्नल E परत के बजाय D परत द्वारा परिलक्षित होंगे, जहाँ बढ़ा हुआ वायुमंडलीय घनत्व आमतौर पर तरंग के अवशोषण को बढ़ाएगा और इस प्रकार इसे नम कर देगा। जैसे ही एक्स-रे समाप्त होते हैं, अचानक आयनोस्फेरिक डिस्टर्बेंस (SID) या रेडियो ब्लैक-आउट तेजी से घटता है क्योंकि डी-क्षेत्र में अतिसूक्ष्म परमाणु तेजी से पुनर्संयोजित होते हैं और प्रसार धीरे-धीरे पूर्व-भड़कने की स्थिति में सौर के आधार पर मिनटों से घंटों तक वापस आ जाता है। भड़कना ताकत और आवृत्ति। | ||
===प्रोटॉन: ध्रुवीय कैप अवशोषण (पीसीए)=== | ===प्रोटॉन: ध्रुवीय कैप अवशोषण (पीसीए)=== | ||
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=== बिजली === | === बिजली === | ||
बिजली डी-क्षेत्र में दो तरीकों में से एक में आयनोस्फेरिक गड़बड़ी पैदा कर सकती है। पहला वीएलएफ (बहुत कम आवृत्ति) रेडियो तरंगों के माध्यम से मैग्नेटोस्फीयर में प्रक्षेपित होता है। ये तथाकथित व्हिस्लर मोड तरंगें विकिरण बेल्ट कणों के साथ परस्पर क्रिया कर सकती हैं और उन्हें डी-क्षेत्र में आयनीकरण जोड़कर आयनमंडल पर अवक्षेपित कर सकती हैं। इन गड़बड़ी को तड़ित-प्रेरित [[इलेक्ट्रॉन अवक्षेपण]] (LEP) घटनाएँ कहा जाता है। | बिजली डी-क्षेत्र में दो तरीकों में से एक में आयनोस्फेरिक गड़बड़ी पैदा कर सकती है। पहला वीएलएफ (बहुत कम आवृत्ति) रेडियो तरंगों के माध्यम से मैग्नेटोस्फीयर में प्रक्षेपित होता है। ये तथाकथित व्हिस्लर मोड तरंगें विकिरण बेल्ट कणों के साथ परस्पर क्रिया कर सकती हैं और उन्हें डी-क्षेत्र में आयनीकरण जोड़कर आयनमंडल पर अवक्षेपित कर सकती हैं। इन गड़बड़ी को तड़ित-प्रेरित [[इलेक्ट्रॉन अवक्षेपण|अतिसूक्ष्म परमाणु अवक्षेपण]] (LEP) घटनाएँ कहा जाता है। | ||
बिजली गिरने में चार्ज की विशाल गति के परिणामस्वरूप अतिरिक्त आयनीकरण प्रत्यक्ष ताप/आयनीकरण से भी हो सकता है। इन घटनाओं को अर्ली/फास्ट कहा जाता है। | बिजली गिरने में चार्ज की विशाल गति के परिणामस्वरूप अतिरिक्त आयनीकरण प्रत्यक्ष ताप/आयनीकरण से भी हो सकता है। इन घटनाओं को अर्ली/फास्ट कहा जाता है। | ||
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==== अपवर्तन का तंत्र ==== | ==== अपवर्तन का तंत्र ==== | ||
जब एक रेडियो तरंग आयनमंडल तक पहुँचती है, तो तरंग में [[विद्युत क्षेत्र]] आयनमंडल में | जब एक 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 टक्कर 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 एक विद्युत चुम्बकीय तरंग कैसे फैलती 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> | [[ज्यामितीय प्रकाशिकी]] को याद करके आयनमंडल के माध्यम से एक विद्युत चुम्बकीय तरंग कैसे फैलती 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]] सीमित आवृत्ति है जिस पर या नीचे एक रेडियो तरंग एक आयनोस्फेरिक परत द्वारा घटना के ऊर्ध्वाधर कोण (ऑप्टिक्स) पर परिलक्षित होती है। यदि संचरित आवृत्ति आयनमंडल की [[प्लाज्मा आवृत्ति]] से अधिक है, तो | [[महत्वपूर्ण आवृत्ति]] सीमित आवृत्ति है जिस पर या नीचे एक रेडियो तरंग एक आयनोस्फेरिक परत द्वारा घटना के ऊर्ध्वाधर कोण (ऑप्टिक्स) पर 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 = | जहाँ N = अतिसूक्ष्म परमाणु घनत्व प्रति मी<sup>3</sup> और f<sub>critical</sub> हज़ में है। | ||
अधिकतम उपयोग योग्य आवृत्ति (एमयूएफ) 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। | अधिकतम उपयोग योग्य आवृत्ति (एमयूएफ) 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। | ||
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=== असंगत तितर बितर रडार === | === असंगत तितर बितर रडार === | ||
असंगत तितर बितर रडार महत्वपूर्ण आवृत्तियों से ऊपर काम करते हैं। इसलिए, तकनीक आयनोस्फीयर की जांच करने की अनुमति देती है, आयनोसॉन्ड्स के विपरीत, | असंगत तितर बितर रडार महत्वपूर्ण आवृत्तियों से ऊपर काम करते हैं। इसलिए, तकनीक आयनोस्फीयर की जांच करने की अनुमति देती है, आयनोसॉन्ड्स के विपरीत, अतिसूक्ष्म परमाणु घनत्व चोटियों के ऊपर भी। संचरित संकेतों को बिखरने वाले अतिसूक्ष्म परमाणु घनत्व के थर्मल उतार-चढ़ाव में सुसंगतता (भौतिकी) की कमी होती है, जिसने तकनीक को अपना नाम दिया। उनके शक्ति स्पेक्ट्रम में न केवल घनत्व पर, बल्कि आयन और अतिसूक्ष्म परमाणु तापमान, आयन द्रव्यमान और बहाव वेग पर भी जानकारी होती है। | ||
=== [[जीएनएसएस]] रेडियो जादू === | === [[जीएनएसएस]] रेडियो जादू === | ||
रेडियो गूढ़ता एक रिमोट सेंसिंग तकनीक है जहां एक GNSS सिग्नल स्पर्शरेखा से पृथ्वी को खुरचता है, वायुमंडल से गुजरता है, और लो अर्थ ऑर्बिट (LEO) उपग्रह द्वारा प्राप्त किया जाता है। जैसे ही संकेत वायुमंडल से गुजरता है, यह अपवर्तित, घुमावदार और विलंबित होता है। एक LEO उपग्रह ऐसे कई सिग्नल पथों की कुल | रेडियो गूढ़ता एक रिमोट सेंसिंग तकनीक है जहां एक GNSS सिग्नल स्पर्शरेखा से पृथ्वी को खुरचता है, वायुमंडल से गुजरता है, और लो अर्थ ऑर्बिट (LEO) उपग्रह द्वारा प्राप्त किया जाता है। जैसे ही संकेत वायुमंडल से गुजरता है, यह अपवर्तित, घुमावदार और विलंबित होता है। एक LEO उपग्रह ऐसे कई सिग्नल पथों की कुल अतिसूक्ष्म परमाणु सामग्री और झुकने वाले कोण का नमूना लेता है क्योंकि यह GNSS उपग्रह को पृथ्वी के ऊपर या नीचे सेट होते हुए देखता है। व्युत्क्रम एबेल रूपांतरण|एबेल के रूपांतरण का उपयोग करके, पृथ्वी पर उस स्पर्शरेखा बिंदु पर अपवर्तकता की एक [[रेडियल प्रोफ़ाइल]] का पुनर्निर्माण किया जा सकता है। | ||
प्रमुख GNSS [[रेडियो मनोगत]] मिशनों में [[ ग्रेविटी रिकवरी और क्लाइमेट एक्सपेरिमेंट ]], CHAMP (उपग्रह), और मौसम विज्ञान, आयनमंडल और जलवायु के लिए तारामंडल अवलोकन प्रणाली समिलित हैं। | प्रमुख GNSS [[रेडियो मनोगत]] मिशनों में [[ ग्रेविटी रिकवरी और क्लाइमेट एक्सपेरिमेंट ]], CHAMP (उपग्रह), और मौसम विज्ञान, आयनमंडल और जलवायु के लिए तारामंडल अवलोकन प्रणाली समिलित हैं। | ||
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== अन्य ग्रहों और [[प्राकृतिक उपग्रह]]ों के आयनमंडल == | == अन्य ग्रहों और [[प्राकृतिक उपग्रह]]ों के आयनमंडल == | ||
सौर मंडल की वस्तुएँ जिनमें प्रशंसनीय वायुमंडल है (अर्थात, सभी प्रमुख ग्रह और कई बड़े प्राकृतिक उपग्रह) आम तौर पर आयनमंडल उत्पन्न करते हैं।{{citation needed|date=December 2015}} आयनमंडल वाले ग्रहों में समिलित हैं शुक्र का | |||