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marche?

Radio-club F6KRK.
L a réflexion ionosphérique (1)

Dans les précédents “Comment ça marche”, nous avons vu l’activité solaire et la formation
de l’ionosphère. Celle-ci a la propriété de “réfléchir” certaines ondes électromagnétiques.
Nous allons examiner ici ce mécanisme.

L’ionosphère (résumé). • C’est un milieu dispersif (indice de réfraction dépendant de
• C’est la région la plus élevée de l’atmosphère terrestre (entre la fréquence).
80 et 1000 km).
• En dessous de 100 km, elle est composée principalement Principaux paramètres de l’ionosphère.
de molécules d’oxygène et d’azote. C’est là que se forme • Fréquence de plasma (F ) :
N
la couche D. N est le nombre d’électrons libres par
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• Au dessus de 150 km, elle est composée principalement cm (densité d’ionisation).
d’oxygène atomique. C’est là que se forme la couche F.
• Entre les deux se situe une zone de transition : la couche E. • Indice de réfraction (n) :
• La composition et la densité de l’ionosphère sont propices L’indice de réfraction a une valeur
à une photo ionisation par le rayonnement solaire dans l’ul- comprise entre 0 et 1.
traviolet pour les couches E et F, et le rayonnement X pour
la couche D. Il augmente avec la fréquence et diminue avec la densité d’io-
nisation.
Photo ionisation.
Le processus d’ionisation d’un atome est visualisé sur la figure 1. • Vitesse de groupe (V ) :
G
V = c.n (c = vitesse de la lumière dans le vide = 3.10 m/s).
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Figure n° 1 G
La vitesse de groupe (vitesse de propagation de l’énergie) et
la vitesse de propagation de l’onde (vitesse de phase) peuvent
être confondues si F << F .
N
• Fréquence critique (F ) :
C
A incidence nulle (à la verticale), V devient nulle (réflexion) pour
G
2
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une densité électronique : N = 1,24.10 × F (F en MHz).
C
C
Réflexion ionosphérique.
Nous avons sur la figure 2 un rappel de la loi sur la réfraction.
Figure n° 2
L’énergie du rayonnement est transférée à l’électron sous
forme d’énergie cinétique, d’autant plus élevée que la longueur
d’onde (c/v) est petite. Parallèlement à l’ionisation s’effectue
un processus de recombinaison d’autant plus important que
la densité atmosphérique est élevée. Sachant que le rayonne-
ment est absorbé au fur et à mesure de sa pénétration dans
l’atmosphère, il existe une région où les deux phénomènes
s’équilibrent, et il se forme une couche avec l’ionisation qui
diminue de part et d’autre d’un maximum.

Propriétés électriques de l’ionosphère.
• Elles sont proches de celles d’un plasma (électrons et protons
dissociés).
• C’est un milieu magnéto ionique (influence du champ ma-
gnétique terrestre).
• C’est un milieu anisotrope (vitesse de propagation de l’éner- Appliquée à l’ionosphère où l’indice de réfraction part de 1
gie différente de la vitesse de propagation de phase, celle-ci (air), passe par un minimum (au maximum d’ionisation),
dépendant de la direction de propagation). pour revenir ensuite à 1 (vide), nous obtenons la figure 3 qui
montre le mécanisme de la réflexion.

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