Ионосферный волновод

ИОНОСФЕРНЫЙ ВОЛНОВОД, область пространства между поверхностью Земли и ионосферой (или между слоями ионосферы), в которой происходит локализованное распространение радиоволн. Ионосферный волновод образуется благодаря отражению радиоволн определённых частот от ионосферных слоёв, в которых плотность плазмы немонотонно меняется по высоте, образуя локальные максимумы и минимумы. В приземном ионосферном волноводе нижней границей служит поверхность Земли, а верхней - один из слоёв ионосферы (обычно слой F). Положение верхней границы ионосферного волновода определяется из условия полного внутреннего отражения в слоисто-неоднородной среде: cosθ₀ ∝ n(ω, N), где θ₀ - угол между начальным волновым вектором и горизонталью, n - показатель преломления, уменьшающийся с увеличением плотности N ионосферной плазмы и возрастающий с увеличением несущей частоты ω радиоволны. Распространение радиоволн в приземном ионосферном волноводе можно представить как последовательность многократных отражений (скачков). В благоприятных условиях дальность распространения радиоволн по ионосферному волноводу может достигать нескольких тысяч километров. Плотность плазмы N зависит от времени суток, характера сезона, солнечной активности; соответственно меняются и свойства ионосферного волновода.

Нижняя граница ионосферного волновода может отойти от поверхности Земли, и тогда ионосферный волновод  формируется внутри, например, ионосферного слоя F. В этом случае радиоизлучение удерживается в области локального максимума плотности плазмы. Затухание радиоволн в таком ионосферном волноводе меньше, чем в приземном, и с его помощью осуществляется дальняя радиосвязь. В реальных условиях ионосферный волновод  является нерегулярным, так как его высотный профиль меняется с расстоянием и во времени. Поэтому радиоволна может попасть в ионосферный волновод  за счёт рефракции на горизонтальных градиентах плотности плазмы, из-за рефракции и рассеяния на ионосферных неоднородностях, иногда при «просачивании» за счёт дифракционных эффектов, а также может быть направлена в ионосферный волновод  с высотных летательных аппаратов.

Лит.: Гуревич А. В., Цедилина Е. Е. Сверхдальнее распространение коротких радиоволн. М., 1979; Гершман Б. Н., Ерухимов Л. М., Яшин Ю. Я. Волновые явления в ионосфере и космической плазме. М., 1984; Макаров Г. И., Новиков В. В., Рыбачек С. Т. Распространение радиоволн в волноводном канале Земля-ионосфера и в ионосфере. М., 1994.