[وسام البصري]

الرجاء لقد اتممت بحثي للتخرج والحصول على شهادة البكالوريوس وانا الان بحاجة الى فصل يتعلق بــــ

تأثير الايونوسفير على انتقال الموجات الراديوية

رجاءا محتاجه بشئ من السرعه لأن موعد التسليم اقترب

شاكرا اهتمامكم

[bero]

وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته

قد يفيدك بعض ما وجدته لك...

هنـــــــــــــــــــــــــــــــا

[frame="1 80"]كلام لاسلكي

لعل أروع ما عرفت عن انتشار الموجات اللاسلكية فوق القصيرة VHFهو تصرفها إثناء إقلاعها من الهوائيات واستجابتها لقوانين ميكانزم الانتشار ألموجي وخرقها له أحيانا بمجرد توفر الظرف المكاني والزماني والأجواء المناخية المناسبة لها ولغاية هبوطها على شبكات الاستقبال بحيث تفاجئنا في مرات كثيرة باحتفاضها بطاقتها العالية ونقائها وقطعها لمسافات شاسعة لتصل إلى أجهزتنا سليمة معافاة بعد رحلة طويلة مرت فيها على تضاريس ومناخات عديدة متبعة في ذلك تحدب الكرة الأرضية وانحناءه في مسارات الأفق البعيد ولعل هذه ابرز صفات موضوع بحثنا اليوم .. الموجات المترية فوق القصيرة .

ينضم إلى الموجات المترية فوق القصيرة قسم الموجات المترية (الطويلة) التابع لمجال الموجات فوق القصيرة ويدخل في هذا القسم الموجات الراديوية التي طولها 10 أمتار إلى متر واحد ( الترددات 30 - 300) ميكاهرتز وفي الاتصالات اللاسلكية العملية يدخلون في المجموعة هذه قسم مجال الموجات المترية (القصيرة)المجاور لمجال بحثنا هذا وهو مجال الموجات التي يبلغ طولها من 15 إلى 10 أمتار ( الترددات 20 -30) ميكاهرتز خصوصا في الاتصالات الستراتيجية للقوات المسلحة ( اتصالات السلاح المدرع ). ولعل السر في أهميتها تلك يأتي إلى طبيعة انتشارها وبالتالي نوع الخدمة التي يمكن أن تقدم من خلالها وخصائصها الجيدة في تامين خطوط الاتصالات التلفونية الطويلة .



انتشار الأمواج الراديوية المترية ( فوق القصيرة )
للحزمة الترددية VHF

* الجزء الأول *

تكمن طبيعة انتشار الأمواج المترية فوق القصيرة بالنسبة لباقي الموجات القصيرة والمتوسطة والطويلة . في انتشارها على طول سطح الكرة الارضية . أي لا يؤثر على انتشارها الايونوسفير ( طبقات الاوتوموسفير العلوية المؤينة ).متبعة بذلك مسارا بتحدب الكرة الأرضية كما ذكرت سابقا، وتمر هذه الموجات عبر الايونوسفير ولا تنعكس عنه ولا ترجع إلى الأرض كما هو الحال مع الموجات القصيرة والمتوسطة والطويلة ، اللهم إلا إذا توفر وسط ناقل وعاكس لها من صنع الطبيعة أو من صنع الإنسان ( راجع الاتصال عبر الشهب والعاكسة الايونوسفيرية ) لتقوم هذه الأوساط بإرجاعها نحو الأرض ولعلي كنت ساافرد موضوعا منفصلا عن ظاهرتين اخريين تقومان بعكس تلك الموجات المترية نحو الأرض وهما ظاهرة ( الدوتشنك) Ductingsuper refraction وظاهرة ( التربو سكاتر )أو البعثرة الأمامية Troposcatter (forward scatter ) لكني عدلت عن ذلك إلى ذكر عوارض طبقة (Es) المشتتة بدلا منها لأنها تهم الهاوي وهي قريبة إلى مجال عمله ولان طرق الاتصال (الأخرى ) ربما بعيدة عن تطبيقات الهاوي العربي باستثناء ما أشار إليه الأخ سمير od5sk في معرض مداخلته لموضوع الاتصال بالشهب .. على العموم نعود إلى موضوعنا . كما قلنا إن حالها يختلف عن باقي الموجات باستثناء قسم محدد من المجال المجاور بموجات طولها (10) أمتار وقد تنتشر هذه الموجات في حدوده على طول الكرة الأرضية وقد تنعكس من الايونوسفير على حد سواء ( لاحظ ذلك).
ويتوقف اكبر طول للموجة التي تنعكس من الايونوسفير ويمكن استعمالها للاتصال الدائم على حالة الايونوسفير وهذه الأخيرة تتعلق بدورها بشدة إشعاع الشمس وبالتالي التحديد بعامل (Fc) الذي يحدد بداية مجال الموجات فوق القصيرة VHFونهاية HF . ويتحدد هذا الطول تبعا لاشعاع الشمس بين (7 و 14 ) متر .
وبالحقيقة يمكن انعكاس موجات اقصر منها على طبقة الايونوسفير الاعتراضية ( Es) الواقعة على بعد نحو 120 كيلو متر من الأرض .
ولهذه الطبقة خلافا عن طبقات الايونوسفير الأخرى عدم انتظام للزمن ولا تتوقف قابليتها من الناحية العملية على شدة أشعاع الشمس بل تتعلق بمواسم السنة وساعات اليوم ( ليلا ونهارا ) وربما كانت اتصالات ( 5wate )تعمل ضمن هذه الطبقة ..(رأي شخصي).
كما أظهرت الدراسات والتجارب انه توجد إمكانية لانعكاس الموجات اللاسلكية التي يبلغ طولها (4-5) أمتار من الطبقة العرضية (Es) خلال فترة وجودها القصيرة ،ولكن هذه الفترات مترددة أحيانا . وبما انه ليس للطبقة العرضية استقرار فلا يمكن استعمالها للاتصال المنتظم وفي نفس الوقت يمكن إن تكون هذه الانعكاسات سببا لظهور تشويشات واردة من أجهزة لاسلكية بعيدة في مجال الموجات فوق القصيرة ، وتزداد هذه التشويشات في الصيف والنهار في مجال الموجات المترية عن عددها في الشتاء وليلا ، ومن المعروف إن هذه التشويشات غير كبيرة بقدر ما يقل طول الموجة ( أي بارتفاع التردد).
ونستطيع أن نقول إن انعكاس الموجات في النطاق المتري من الايونوسفير لا يؤثر على انتشار الإشارة نفسها أو كمية التشويشات اللاسلكية في مجال استقبالها إلا قليلا ، الأمر الذي له أهمية كبيرة لأنه من المعروف إن تسرب تشويشات إلى نطاق عمل الأجهزة اللاسلكية يسبب تقليل مدى الاتصال أو انخفاض جودة الاتصال ، كما يحدث هذا في مجال الموجات القصيرة HF .
أما مجال الموجات فوق القصيرة فتكون كمية التشويشات في نطاق تردد العمل غير كبيرة كما ذكرت ومن الناحية العملية لا تؤثر على مدى الاتصال أو جودته على حد سواء ، وتعليل هذا إن الموجات السطحية ( surface) تنتشر في مسافات غير كبيرة نسبيا . أما الموجات المنعكسة من الايونوسفير فهي من الناحية العملية غير موجودة في هذا النطاق باستثناء قسم الموجات المترية القصيرة (10-15 متر) المجاورة لمجال الموجات فوق القصيرة، حيث انه توجد عدد كبير من التشويشات لمحطات لاسلكية عديدة خصوصا بالنسبة للموجات من (12-15 متر)( الترددات 20-25) ميكاهرتز حتى في سنوات الإشعاع الشمسي الأقل ويكون ذلك نتيجة لانعكاس الموجات من طبقات الايونوسفير المنتظمة ولطالما كنت أتسلم تشويشات محطات الشرطة الإيطالية على هذه الموجات واعلى قليلا ‘ عندما كنت فعلا اجري تجارب استقبال (تشويشات) على الترددين 30و31 ميكاهرتز على جهازي الصمامي .

لهذا فعند البدأ باستعمال نطاق الموجات المترية فوق القصيرة وإعداد الهوائيات ومدها فوق سطح الأرض يجب ملاحظة تأثر قيمة شدة المجال الكهرومغناطيسي بكثير من تغيرات خواص التربة وكذلك تكوين الأرض والنباتات الموجودة على طول خط الاتصال اللاسلكي .
فخواص سطح الأرض الكهربائية وقيمة ( درجة ) انخفاض شدة المجال المغناطيسي وبالتالي كفاءة خط الاتصال اللاسلكي يؤثر عليه عاملين أساسيين من مجموع عدة عوامل هما( مقاومة التربة للاختراق Є ) و (ايصالية التربة الكهربائيةδ ). [/frame]



[frame="1 80"]طبقات الجو
لبيب بيضون


صوّر الله سبحانه وتعالى المؤمن بأنّ صدره منبسطٌ مشروحٌ بالسكينة والراحة، بينما صدْر الكافر ضيّق منقبض كأنه يَصْعَّدُ في السماء , ولهذا التشبيه الأخير مدلولات علمية عميقة .

فالإنسان الذي يصعد في السماء بدون أخذ الكثير من الاحتياطات، فإنّ أول ما يشعر به ضيق الصدر، نتيجة هبوط الضغط الجوي ونقص الأوكسجين، فلا يستطيع التنفس، ثم تنفجر حويصلاته الدموية الموجودة في الرئتين ويموت حالاً.

يقول جلّ من قائل: ( فَمَن يُرِدِ اللّهُ أَن يَهْدِيَهُ يَشْرَحْ صَدْرَهُ لِلْإِسْلاَمِ وَمَن يُرِدْ أَن يُضِلّهُ يَجْعَلْ صَدْرَهُ ضَيّقاً حَرَجاً كَأَنّمَا يَصّعَدُ فِي السّماءِ ) الأنعام: 125 .

فكلمة ( يَصّعَدُ ) تعني أنه يصعد في السماء بسرعة كبيرة , وفي هذا التشبيه إعجاز علمي كبير، إذ من كان يستطيع في عهد النبي (صلى الله عليه وآله وسلم) أن يصعد في السماء حتى يقدّر ما يمكن أن يحصل للإنسان من ضيق أو حرج يؤثر بشكل رئيسي على صدره وتنفسه ؟

ولولا محاولات العلماء اليوم للصعود إلى السماء لما عُرف ذلك .

ولإدراك العقبات التي تصادف الإنسان عند صعوده من الأرض إلى السماء ، نشرح فيما يلي الطبقات التي يتألف منها جو الأرض وخصائص كل طبقة منها.

يعيش الإنسان في قعر محيط من الهواء , هذا المحيط يغطي سطح الأرض ويمتد غالباً إلى آلاف الأميال . يقوم بدور غطاء واق ، يخفف الحرارة ويجنبنا الأشعة المؤذية الآتية من الشمس ومن بقية الفضاء.



توزّع الهواء:
يتوزع الهواء في غلافنا الجوي بحيث يصبح أخف وأخف كلما صعدنا إلى المستويات العليا .

ولقد عانى متسلقو الجبال المشاقّ من هذا الأمر في المرتفعات العالية .

هذا وعلى ارتفاع 3.5 ميل تصبح نسبة الأوكسجين في الهواء نصف ما هي عليه على سطح البحر .

أي أنّ نصف كمية الهواء الكلية في الغلاف الجوي تقع تحت مستوى 3.5 ميل ، والنصف الآخر فوق هذا المستوى .

بينما يقع 99% من الهواء تحت مستوى 20 ميلاً ، ويبقى 1% من الهواء متناثراً بشكل متخلخل في مئات الأميال فوق ذلك المستوى .

وبما أن الطبقات العليا من الهواء تضغط على الطبقات السفلى ، فالطبقات المجاورة لسطح الأرض تكون ذات الضغط الأعظم والكثافة العظمى .

يقسّم العلماء الغلاف الجوي المحيط بالأرض إلى أربع طبقات هي:

التروپوسفير (الطبقة السفلى)

الستراتوسفير (الغلاف الجوي الطبقي)

الأيونوسفير (الطبقة الأيونية)

الأكسوسفير (الطبقة الخارجية).



الغلاف الجوي السفلي
(تروپوسفير) Tro posphere:
تدعى الطبقة التي نعيش فيها (تروپوسفير) , تختلف هذه الطبقة في علوها من 10 أميال في خط الاستواء ، إلى 5 أميال في القطبين .

ويبلغ علوها وسطياً 7 أميال في المناطق المعتدلة .

إن كلمة (تروپوسفير) التي تعني (طبقة الاضطراب) مناسبة، لأن كل العواصف الصغيرة والكبيرة وكل ظواهر الطقس تظهر في الحقيقة في هذه الطبقة .

ومن الصفات الأخرى لطبقة التروپوسفير الانخفاض الثابت في الحرارة بازدياد الارتفاع: تنخفض درجة الحرارة 2 ْ درجة مئوية لكل 1000 قدم ارتفاع.

وتظهر السماء في هذه الطبقة زرقاء لأن الهواء ودقائق الغبار التي فيها تنثر الضوء الأبيض للشمس بحيث تنتثر أشعته الزرقاء إلى خط نظرنا .

إن السماء الزرقاء التي نراها ليست بعيدة في الفراغ ، إنها ظاهرة حادثة في طبقات الجو السفلى ، كما هو الحال بالنسبة لظاهرة الغيوم .

وفي الحدود العليا لطبقة التروپوسفير تقف الحرارة عن التناقص بازدياد العلو ، وهنا تبدأ طبقة (الستراتوسفير).



الغلاف الجوي الطبقي
(ستراتوسفير) Stratosphere:
تمتد هذه الطبقة إلى ارتفاع حوالي 50 ميلاً فوق سطح الأرض .

ويكون الهواء فيها صافياً وعديم الغيوم، إلا من بعض الغيوم النادرة الحاوية على بلّورات الثلج على ارتفاع 13 ـ 18 ميلاً، ومن نوع نادر من سحب الغبار فوق الارتفاع السابق .

ويظهر لون السماء في طبقة الستراتوسفير بُنّياً داكناً، ويمكن أن ترى النجوم في النهار وتبلغ درجة الحرارة في بداية هذه الطبقة حوالي 55 تحت الصفر (في المناطق المعتدلة) .

وتبقى الحرارة هكذا خلال 20 ميلاً ثم تبدأ بالارتفاع السريع، حتى تبل 93 ْ في علو 40 ميلاً .

تكون الرياح في طبقة الستراتوسفير قوية وثابتة ، بدون أن تحدث اضطراباً نحو الأعلى أو الأسفل .

ولقد اجتاز الإنسان القسم الأسفل من هذه الطبقة بالطائرات والمناطيد ، وذلك في عام 1957.

يوجد على ارتفاع من 20 ـ 40 ميلاً فوق سطح الأرض تركيز لنوع خاص من الأوكسجين يدعى (الأوزون) .

من الوجهة الكيميائية يتألف الأوكسجين العادي من ذرتين من الأوكسجين O2، بينما يتألف الأوزون من ثلاثة ذرات O3.

يقوم غاز الأوزون بامتصاص معظم طاقة الأشعة فوق البنفسجية الآتية من الشمس ، ولذلك فإنه يحمي الكائنات الحية على الأرض من الأشعة التي إذا وصلت إلى الأرض بكامل طاقتها فإنها تكون مُميتة ، بينما إذا وصلت بكميات ضئيلة فإنها تصيب الإنسان بلفحة الشمس فقط ، وتقتل البكتريات وتحمي الصغار من الكساح وشلل الأطفال .



الطبقة الأيونية
(أيونوسفير) Ionosphere:
تدعى الطبقة الثالثة فوق سطح الأرض الطبقة الأيونية (أيونوسفير) ويشتق اسمها من الحقيقة التي تؤكد احتواءها على عدد كبير من الجزيئات المشحونة كهربائياً وهي (الأيونات) .

وهذه الأيونات هي التي تجعل الالتقاط الإذاعي حول الأرض ممكناً، لأنها تعكس إلى الأرض عدة مرات الموجات الراديوية المستخدمة في القياس وفي البث الإذاعي على الموجة القصيرة، وبالتالي تجعل من الممكن انتقال الإشارات حول الأرض .

في الطبقة الأيونية يمكن أيضاً أن تتداخل الموجات الراديوية الملتقطة .

وعندما تهيج العواصف في الشمس ، فإنّ جداول من الجزيئات الكهربائية تنصبّ منها إلى الطبقة الأيونية. وخلال هذه الهيجانات الشمسية تمتص طبقة الأيونوسفير الموجات الراديوية ، عوضاً عن ردّها إلى الأرض. ونتيجة لذلك فإنّ الاتصال بالراديو يمكن أن ينقطع أو يتشوش لعدة أيام .

هذا وتتولد أيضاً في هذه الطبقة الأيونية الأضواء الشمالية العجيبة السحرية أو ما يسمى (الأفلاق القطبية). وبات من المصدق أن (الأفلاق) تنتج عن جزيئات الهيدروجين المشحونة كهربائياً والمتدفقة من الشمس ، والتي تحت تأثير قطبَي الأرض المغناطيسيَين تصدم جواهر الآزوت والأوكسجين الموجودة أطبقة الأيونية وتجعلها تتوهّج ، وبذلك تعطي الظاهرة الضوئية.

ويزداد تخلخل الهواء في الطبقة الأيونية التي تمتد من 50 ـ 400 ميل فوق سطح البحر ، حيث تكون نسبته أقل بعشرة ملايين مرة من الهواء على سطح البحر، ورغم هذا التخلخل فإنّ الهواء في الطبقة الأيونية يسبب مقاومة احتكاك كافية للنيازك تجعلها في درجة اللهب الأبيض مما يؤدي إلى تحويلها إلى رماد .

وهكذا تقوم الطبقة الأيونية كحائل يحمي الأرض من ملايين الشهب والنيازك التي تهاجمها كل يوم.



الطبقة الخارجية
(إكسوسفير) Exosphere:
تبدأ طبقة الإكسوسفير من الحد الأعلى للطبقة الأيونية، وتمتد خارجياً إلى حوالي من 10 ـ 18 ألف ميل، حيث لا تعود متميزة عن الفراغ الخارجي.

يصبح الهواء في طبقة الإكسوسفير متخلخلاً جداً بحيث أن ذرّاته يمكن أن تنتقل غالباً إلى مسافة محدودة بدون أن تصطدم مع بعضها .

إننا لسنا متأكدين من الظروف الموجودة في هذه الطبقة , ويحتمل أن نعرف الكثير عنها بواسطة الأقمار الصناعية , إن الأقمار الدائرة على علو 300 ـ 2500 ميل فوق سطح الأرض تحدث دويّاً خلال عبورها الطبقة الأيونية وطبقة الإكسوسفير.

وفي مثل هذه الأجسام المطوِّقة للأرض فإن الأجهزة الآلية هي التي تزود العلماء بالمعلومات عن الظروف الموجودة في الطبقات العليا من الجو .



خارج هذا العالم:
يتضح من هذه المقدمة الموجزة عن طبقات الجو الأربع أنه إذا أراد الإنسان أن ينفُذ إلى خارج الأرض فإنه لابدّ أن يلاقي عدداً من الحوائل ويتغلب عليها .

إنه يجب أن يحافظ على نفسه ضد درجات الحرارة المنخفضة للغاية والعالية للغاية .

وإن الخطر من الشهب يمكن أن يؤلف مشكلة خطيرة , إنه يجب أن يحافظ أيضاً على نفسه من الأشعة فوق البنفسجية القوية ، ومن أنواع الإشعاعات الأخرى , ويجب على مركبته الفضائية أن تكون قادرة على مقاومة الميل إلى الانفجار نحو الخارج عندما يقترب الفراغ المحيط بالمركبة من الخلاء التام .

هذا ويجب أن يحمل رواد الفضاء معهم مؤونتهم من الأوكسجين .

هذه لمحة عن الغلاف الجوي المحيط بالأرض حيث نجد أن اختلاف الضغط الجوي والحرارة ونسبة الأوكسجين لا يساعد الإنسان أبداً على الحياة ، بل يجعل صدره ضيقاً حرجاً ، مصداقاً لقوله تعالى:

( وَمَن يُرِدْ أَن يُضِلّهُ يَجْعَلْ صَدْرَهُ ضَيّقاً حَرَجاً كَأَنّمَا يَصّعَدُ فِي السّماءِ). صدق الله العلي العظيم[/frame]