Ionosphere, Ionospheric Layer   전리층, 이온층

(2023-08-25)

Ionospheric Wave, 전리층파, E층, F층, 전리층 감쇠


1. 전리층 / 이온층 (Ionosphere)지구 상층의 이온화된 층
     - 플라즈마 형태의 영역
        . 지구 상층 대기를 구성하고 있는 분자원자가,
        . 태양으로부터의 자외선,X선, 은하로부터의 우주선 등의 복사 에너지에 의하여,
        . 전리되어 분자,원자,이온,전자 등이 혼재하는 영역

  ㅇ 전리층 높이
     - 지구로부터 대략 65 ~ 2000 ㎞ 에 위치함
     - 특히, 전파 영향이 큰 80 ~ 400 ㎞ 를 말함
        . 80 ㎞ 이하에서는, 대기 밀도가 높아, 해리(이온화) 보다는 재결합이 압도적임
        . 400 km 이상에서는, 기압이 10-6 mmhg 정도로 거의 진공에 가까움

  ㅇ 전리층 영향
     - 특히, 단파대 (HF) 전파(電波)를 사용하는 경우에, 소 전력 장거리 통신 가능
        . (例, 단파 방송 등)


2. 전리층 파 및 영향전리층 파 (Ionospheric Wave)
     - 지상 80~400 km의 전리층에서 반사되거나 산란되는 전파
     - 전파굴절,반사,산란 이외에도 감쇠,편파면의 회전 등이 발생됨
        . 저주파(30 MHz 이하) : 주로, 반사 위주로 원거리 전파 가능
        . 고주파(100 MHz 이상): 전리층을 통과하며 산란,회절,흡수 일어남

  ㅇ 통상, 
     - 수백 MHz 이하 주파수대(주로, 단파 HF대,초단파 VHF대 이하 지상파 통신)에서 만 영향을 줌   
     - 그 이상 주파수대에서는, 위성통신 등에서 응용
        . 군지연,패러데이 회전(편파 특성에 영향을 줌),페이딩/신틸레이션(Scintillation) 등 발생

  ㅇ 무선주파수대역별 영향
     - 장파(LF),중파(MF)대 전파  :  주로, D,E층의 영향을 받음

     - 단파대(HF) 전파  :  주로, F층에 지배됨
        . 장거리 육상 및 해상 통신에 일부 이용됨

     - 초단파(VHF)대 이상  :  대부분 일부 감쇠 및 통과

  ㅇ 전리감쇠에 대한 호칭
     - 제1종 전리감쇠  :  전리층을 관통할 때 받는 감쇠
        . 감쇠량은, 전자 밀도의 크기에 비례하고, 주파수의 제곱에 반비례 함
        . 상층 전리층(E층)에서 반사되면서 하층 전리층(D층)을 통과하면서 받는 감쇠
        . 야간 보다 주간에 감쇠가 큼
     - 제2종 전리감쇠  :  전리층에서 반사될 때 받는 감쇠
        . 감쇠량은, 사용 주파수와 최고 사용 주파수(MUF)의 비(比)에 관계


3. 전리층의 구분전리층의 전자 밀도태양활동, 계절, 시각, 위도, 경도 등에 의해 변화
     - 극지방과 적도지방   :  지구 자계의 영향을 받아  큰 차이가 남
        . 저 위도 적도지방 :  전리층의 불규칙성이 높음
        . 고 위도 극지방   :  강하입자에 의한 전리작용이 더해져(오로라 현상) 특히 복잡하게 변화됨

  ㅇ 특히, 태양 영향에 따라 낮과 밤에 따라 달리 층 형성됨
     - 낮 : D, E, F1, F2
     - 밤 : E, F


4. 주요 층별 특징 

  ※ (전리층의 구분은, 전자 밀도에 따라 높이 및 층상구조로 구분)
     - 전자 밀도 크기순 : D < E < F1 < F2

  ㅇ D층 (약 70~90 km)
     - 낮에 만 존재하고 밤에는 사라짐
     - VLF,LF 파는 반사, MF 파는 흡수, HF 파는 부분 흡수, VHF 파 이상은 통과

  ㅇ E층 (약 90~130 km)
     - 낮과 밤 모두 존재
     - 파장 100~400 m 전파반사함
     - MF,HF 파는 반사, 그 이상 주파수대는 작은 감쇠

     - 스포라딕 E층 (Sporadic-E, Es)
        . E층의 높이에서 전리도가 높고 출현이 불규칙한 스포라딕 E층(Sporadic-E, Es)
           .. 전자들이 구름을 형성하며 이동함
           .. 불규칙반사층을 형성하며, 초단파(VHF)의 이상 전파현상을 일으키는 일이 있음

  ㅇ F층 (약 130~수백Km, 하절기 F1 및 F2 층)
     - 주로, 하절기 주간에 만 존재
     - F층은, F1(약 170~230 km)과 F2층(약 200~500 km)으로 나누어짐
        . F1층 : HF반사, 그 이상 주파수대는 낮은 감쇠
        . F2층 : 밤낮 모두 존재, HF반사 (장거리 통신용)

    

대기권
   1. 대기권   2. 대기권 구분   3. 대류권   4. 성층권   5. 전리층   6. 오존층   7. 자기권  
전파의 구분
   1. 공간파   2. 지상파,지표파   3. 대류권파   4. 전리층파   5. 라디오 덕트  


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