Распространение метровых волн за счет отражений от ионизированных следов метеоров

Установлено, что метеоры являются телами, принадлежащими к солнечной системе. Некоторые из метеоров движутся в виде более или менее плотной группы (роя) и при встрече с Землей, вследствие перспективы, представляются наблюдателю расходящимися из одной точки, называемой радиантом. Метеорные потоки называют по имени созвездия, в котором расположен их радиант (Лириды, Дракониды, Персеиды и т. д.). Некоторые из этих потоков пересекают траекторию Земли в определенные месяцы (таковы майские Аквариды и т.д.). Все это говорит о том, что число метеоров, попадающих в атмосферу, неодинаково и зависит как от времени года, так и от времени суток (вследствие вращения Земли вокруг своей оси, а, следовательно, и изменения условий вторжения в атмосферу Земли). Но, независимо от метеорных потоков, в земную атмосферу непрерывно вторгаются отдельные метеоры разных размеров, приходящие со всевозможных направлений.

Достигшие плотных слоев атмосферы частицы твердого вещества раскаляются и, в конечном счете, сгорают. Испускаемые раскаленным телом электроны ионизируют окружающий воздух, ос­тавляя за летящим метеором след в виде столба ионизированного воздуха. Начальный диаметр этого столба, по-видимому, не пре­вышает десяти сантиметров. Вследствие молекулярной диффузии диаметр следа быстро возрастает. Спустя примерно полминуты под действием вихревой диффузии начинается более интенсивное расширение следа. Под влиянием воздушных течений и ветров, первоначально прямолинейная форма следа искажается и приобретает подчас весьма причудливо изогнутый вид. За каждые сутки в атмосферу Земли попадают сотни миллиардов таких метео­ров, которые образуют ионизированные следы со средней протяженностью до 25 км [1]. Ионизированные следы создаются в интервале высот 80–120 км. Средняя высота расположения ионизированных следов – около 90 км.

Можно высказать предположение, что ясно различимые индивидуальные ионизированные следы создаются частицами, вес которых превышает 10^{-5 г,} а их радиус больше 0,008 см. Более мелкие метеоры, так называемая космическая пыль, создают общий фон ионизации и, как указывалось, возможно, являются одной из причин образования неоднородностей в области слоя D.

Важной особенностью рассматриваемого способа распространения является то, что рассеяние от только что сформированных ионизированных слоев носит явно выраженный направленный характер. Оно напоминает скорее зеркальное отражение, чем рас­сеяние. По-видимому, по этой причине многие специалисты пред­почитают говорить не о рассеянии, а об отражении радиоволн от ионизированных следов метеоров. Падающие на ионизированный столб воздуха радиоволны отражаются, главным образом, в том направлении, для которого угол отражения равен углу падения. Поэтому из множества метеоров, попадающих в земную атмос­феру в районе расположения трассы, для связи можно использо­вать только те, которые надлежащим образом ориентированы. С увеличением поперечных размеров метеорного следа вследствие процесса диффузии рассеянное излучение теряет свои направлен­ные свойства.

Поскольку длительность существования ионизированных следов ограничена и обычно колеблется в пределах 0,1 – 100 сек, не гово­ря уже о том, что надлежащим образом ориентированные следы образуются только время от времени, то использование отдельных вспышек ионизации для целей радиосвязи потребовало разработки специальных методов передачи информации. Подобного рода системы связи получили теперь общее наименование систем «прерывистой связи». Принцип их действия заключается в предварительном накоплении в специальных запоминающих устройствах передавае­мой информации и последующей ускоренной передаче этой информации в периоды возникновения метеорных вспышек.

Радиосвязь за счет отражения от метеорных следов можно осуществлять только в диапазоне метровых волн. С увеличением частоты электрическая проницаемость ионизированного следа стремится к единице и создаваемая метеорным следом неоднородность становится менее заметной.

С точки зрения условий радиосвязи особенно важной характеристикой метеорных следов является относительное время существования надлежащим образом ориентированных следов, создающих отражения такой силы, что их можно использовать для передачи информации. Это время зависит и от мощности передающего устройства, и от чувствительности приемного устройства. Чем больше потери при распространении , которые можно скомпенсировать применением надлежащего оборудования линии радиосвязи, тем длительнее время передачи информации.

Основным преимуществом линий связи, использующих явление метеорной ионизации, по сравнению с линиями связи, работа ко­торых основана на ионосферном рассеянии, является возможность применения меньших мощностей (до 500 Вт) и более простых и де­шевых антенн. Подобные системы связи могут обеспечить надеж­ную передачу сигналов на расстояние до 2000 км при полосе про­пускания 3 кГц. Сравнительно небольшая мощность передатчика компенсируется применением более сложной передающей и при­емной аппаратуры с запоминающими устройствами и системой автоматики. Метеорные вспышки используются для связи в диапазоне частот от 30 до 50 МГц.