بررسی تحریک و انتشار امواج الکترومغناطیس باند فرکانسی بسیار پایین در ناحیه نزدیک به سطح زمین

تحریک و انتشار امواج الکترومغناطیسی در باند های فرکانسی بسیار پایین در جو زمین، کاربردهای بسیاری در زمینه های مختلف، از جمله فیزیک فضا، ارتباطات رادیویی و پیش نشانگری زلزله دارد. لذا این طیف فرکانسی همواره مورد توجه پژوهشگران بوده است. با توجه به پیچیدگی های بسیار زیاد، مطالعه و بررسی تحریک این نوع امواج الکترومغناطیسی همواره مشکل بوده است. هدف از این پژوهش بررسی تحریک امواج رادیویی در طیف فرکانسی بی نهایت پایین (ULF (Ultra Low Frequency (300 Hz to 3 kHz)) و ELF (Extremely Low Frequency (3 to 30 Hz))) در بازه فرکانسی 3 هرتز تا 3 کیلوهرتز، و طیف فرکانسی خیلی پایین (VLF (Very Low Frequency (3 to 30 kHz))) در بازه فرکانسی 3 تا 30 کیلو هرتز در لایه E یون سپهر، در ارتفاع 80 تا 120 کیلومتری از سطح زمین می باشد. در این تحقیق از روش‎ های عددی، برای تحریک جریان الکتریکی، و ایجاد آنتن مجازی در لایه پلاسما برای تولید امواج VLF استفاده شده است. همچنین تحریک لایه پلاسما و تغییر میزان ضرایب هدایت با استفاده از امواج الکترومغناطیسی باند فرکانسی بالا HF (High Frequency) مورد بحث قرار گرفته است. مدل عددی مورد استفاده در این تحقیق شامل قوانین ماکسول و ضرایب رسانایی لایه یون سپهر می باشد که در نوع خود منحصر بفرد است. این مدل تغییرات لایه یون سپهر بر روی انتشار امواج ارسالی، و همچنین تحریک امواج ثانویه را از طریق ترکیب ضرایب هدایت با قوانین ماکسول شبیه سازی می کند، به طوری که زمان انجام محاسبات تا حد قابل توجهی کاهش می یابد. نتایج نشان می دهد که آنتن های زمین پایه در باند فرکانسی ELF دارای بازدهی بسیار خوبی بوده و می توانند جایگزین مناسبی برای ایجاد این امواج توسط فرستنده های قوی باند HF که به گرم کننده لایه بالای جو معروف هستند، باشند. همچنین نتایج این شبیه سازی نشان می دهدکه میزان نفوذ موج پالسی در لایه یون سپهر کمتر از10 کیلومتر در فرکانس 100 هرتز بوده و امواج تحریکی دارای سرعت انتشار در حدود 1000 کیلومتر بر ثانیه می باشند. میزان نفوذ امواج الکترومغناطیسی در جو زمین با افزایش فرکانس ارسالی به طیف فرکانسی خیلی پایین VLF به میزان بسیار زیادی کاهش می یابد.