Voir aussi : l'ionosphère
- Phénomènes d'optique
et propagation des ondes - La
fréquence critique -
On parle communément de réflexion des ondes sur
les couches ionisées de l'ionosphère mais il s'agit
en réalité de multiples réfraction successives.
Une onde électromagnétique se propage en ligne droite,
comme un rayon lumineux. En fait cette affirmation n'est vraie
que dans un milieu homogène et isotrope, c'est à
dire dans lequel la vitesse de propagation de cette onde est la
même quelque soit la direction. La vitesse de propagation
dépend de l'indice de réfraction correspondant à
la fréquence de l'onde.
Pour une onde se propageant dans l'ionosphère, le phénomène
est plus complexe que pour un rayon lumineux, ne serait-ce qu'à
cause de l'influence du champ magnétique terrestre. On
peut toutefois comprendre le phénomène de réflexion
d'une onde radio en simplifiant.
Indice de réfraction
L'indice de réfraction d'un milieu ionisé dépend
à la fois de la fréquence f considérée
et de la densité électronique N du milieu.
Ce sont les électrons qui jouent un rôle prépondérant
: grâce à leur faible masse et à leur charge
électrique, ils sont mis en mouvement sous l'influence
du champ électrique E de l'onde électromagnétique.
L'énergie qu'ils recoivent de l'onde leur permet d'osciller
et de rayonner à nouveau une onde de fréquence identique
mais de phase différente, provoquant ainsi un changement
de direction de l'onde incidente.
La formule qui permet de calculer n, l'indice de réfraction
du milieu ionisé est :
avec :
N : densité en électron/m3
f : fréquence en kHz
e et m : charge et masse de l'électron
Ce qui peut s'écrire un peu plus facilement :
où f est en MHz et N en électron/m3
Exemple :
Variation de l'indice de réfraction pour la fréquence
de 9MHz en fonction de l'altitude. On voit que la réflexion
s'effectue à l'altitude de 320 km, lorsque l'indice de
réfraction s'annule.
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