ELEKTROMANYETİK DALGALARIN PLAZMA ORTAMINDAKİ HAREKETİ
PLAZMA NEDİR?
Maddenin katı, sıvı, gaz halinden başka çok yüksek sıcaklıklarda karşılaşılan, plazma olarak adlandırılan 4. hali daha vardır. Yüksek sıcaklığa ısıtılan gazlar önce atomlarına ayrılır, sonrada atomdan dış yörünge elektronlarının kopması ile pozitif yüklü iyon oluşur. Mesela, azot molekülü ısıtılırsa önce azot atomu, sonrada azot iyon oluşur. Olayın denklemi
N(g)------ 2N(g)------2N(g)+ 2e
seklidedir. Burada molekül, atom, iyon ve elektron bulunan bir karışım meydana gelir. Elektrikçe nötr olan bu karışım plazmadır.
Plazma yüksek sıcaklıkta oluşabildiği gibi, yüksek basınç altında da olabilir. Yüksek basınçta atomların elektron kabukları çöker. Serbest elektronlar ve çekirdekten olsan plazma meydana gelir. Laboratuar şartlarında bu basınca ulaşılamaz, ancak Jüpiter gibi büyük gezegenlerde bu mümkün olabilir. Yüksek sıcaklık ve basınç şartlarında da plazma ile karşılaşılır. Gazlardaki iyonlaşma nispeti sıcaklıkla artar. Bir kaç on bin derece gibi bir sıcaklıktan sonra yalnız pozitif yüklü iyonlar ve elektronlar karışımı elde edilir.
Gazin iyonlaşma oranına göre iki tür plazma vardır.
1.Tam ya da yarı tam iyonlaşmış plazmalardır:
Döteryum ve trityum gibi hafif çekirdeklerin helyum çekirdekleri vermek üzere kaynaştıkları, termonükleer sıcaklıkta karşılaşılan bu tur plazmalarda sıcaklık birkaç milyon derecedir. Yıldızlar ve Güneş bu plazmaya örnektir.
2.Kısmi iyonlaşma plazmalar:
İyonlaşma oranı ancak % 50'yi ara sıra asan plazmalardır. Sıcaklık 2000 santigrat derece ile 10000 santigrat derece arasındadır. Kısmi iyonlaşmış plazmalar saniyede kullanılır. Gazlar yalıtkan olmalarına rağmen plazma iletkendir. Bu da sanayi için çok önemlidir.
Maddenin plazma hâline dünya üzerinde çok az rastlamamıza rağmen kâinatta plazma hâli fazlalık bakımından maddenin diğer hâllerine karşı ezici bir üstünlüğe sahiptir. Şöyle ki; kâinattaki toplam madde miktarının % 99'unun plazma hâlinde olduğu sanılmaktadır. Örnek verecek olursak tüm yıldızlar, nebulalar ve yıldızlararası uzay plazma hâlindeki maddeden oluşur.
Dünyada ise plazma yapısına iyon kürede rastlanır. Ayrıca çevremizde gördüğümüz alev ve aurora, yıldırım gibi doğa olayları da kısman iyonlaşmış plazmalara örnektir.
İyonküre, yer atmosferi içinde bulunan büyük bir plazma topluluğunun bulunduğu yerdir. İyonküre yerden yaklaşık 50 km den başlar, üst sınırı belli olmamakla beraber, H ve He+ gibi hafif ve 0+ gibi ağır iyonların hâkim olmaya başladığı yükseklik üst sınır kabul edilir. Bu yükseklikte hava basıncı, serbest elektronların ve iyonların, nötr duruma gelene kadar uzunca bir süre için durumlarını koruyabilecekleri kadar düşüktür. İyonküre elektron yoğunluğuna göre D,E,F olmak üzere üç bölgeye ayrılır. Bu bölgelerin hiçbir yerinde iyonizasyon üniform değildir ve günün saatine, mevsime coğrafi bölgeye ve 11 yıllık güneş lekelerine bağlı olarak değişim gösterir.
D- bölgesi:
En alt kısımda bulunan D-bölgesi, iyonkürenin 50–90 km aralığında bulunduğu kabul edilmektedir.
E- bölgesi:
İyonkürenin yaklaşık 90–160 km arasındaki kısım olarak bilinmektedir.
F- bölgesi:
Kısa dalgaların yayılması bakımından önemlidir. Bu bölge F1 ve F2 bölgesi olmak üzere ikiye ayrılır.
F1 bölgesinde elektron yoğunluğu 200–300 km arasında maksimumdur.
F2 bölgesi gece saatlerinde elektron yoğunluğuna sahiptir. Bu bölgenin en önemli özelliği radyo haberleşmesinde oynadığı roldür. Bu bölgede maksimum elektron yoğunluğu 250–450 km arasında görülmektedir.
İyonküre plazması serbest elektronlar ve pozitif iyonların oluşturduğu bir topluluktur. Plazma içerisinde etkin parçacıklar elektronlardır.
İyonosferin tamamında dünyadan gelen dalgalar geriye gönderilebilir. Şekilde bu davranışın kaba bir gösterimi bulunmaktadır. Bu arada olay, geliş açısına büyük bir bağımlılık göstermektedir.
Uzak mesafe haberleşmesi, elektromanyetik dalgaların İyonküre plazmasından yansıması ve yayılması ile yapılabilmektedir. Yayılma ve yansıma ise ortamın kırılma indisine bağlıdır. Kırılma indisi plazma yoğunluğuna, manyetik alana, parçacıkların plazma içindeki çarpışma frekanslarına bağlıdır.
ELEKTROMANYETİK DALGALARIN PLAZMADAKİ YAYILIMI
Elektromanyetik dalgaların plazmadaki yayılımını incelemek için önce plazma frekansı tanımını açıklamamız gerekir.
Plazma Frekansı
Plazmayı oluşturan plazma parçacıkları birlikte hareket ederler. Aslında plazma parçacıklarının birlikte hareket etmesi demek plazmanın çok farklı dalga hareketlerini ve osilasyonları desteklemesi demektir. Eğer bir grup elektron denge pozisyonlarından az bir miktar hareket ettirilirse basit bir osilasyon oluşur. Yer değiştiren elektronlar onları eski denge noktalarına getirmek için arayan elektrostatik alanı hisseder fakat eski noktalarına vardıklarında artık ilk yer değiştirmelerindeki potansiyel enerjiye eşit kinetik enerjiye sahiptirler. Elektronların hareketi, kendi kinetik enerjilerini potansiyel enerjiye tekrar çevirir ve basit bir osilasyon oluşturur. Bu temel osilasyon frekansına ‘plazma frekansı’ denir ve
ile ifade edilir.
Burada n; plazma kütlesi, ; elektron kütlesidir.
Propagasyon
Plazma ortamında elektromanyetik dalgaların propagasyonu nu tanımlamak için, Maxwell denklemleri ve hangi osilasyonun olabileceğini saptamak için sinusoidal sürekli durum ve zaman harmonikleri ile ejωt cinsinden zamana bağlı çözümler kullanıyoruz. Plazmanın sadece elektronlardan ve hareketsiz iyonlardan oluştuğunu varsayıyoruz. Dalganın elektrik ve manyetik alanı etkisi altındaki elektron hareketi bir akım oluşturur. Bu akım Maxwell denklemlerinde I akımı ile hesaplanmak zorunda ve elektronların yer değiştirmesi sınırlı şarj bölgesi oluşturur ve hacim şarj yoğunluğu terimi olan ρı ile temsil edilir. Genelde I=Ņe*qe*v’ ve ρı= Ņe*qe.Ņe ile verilen toplam elektron yoğunluğu
Ņe =Ne+Re(ne* ejwt)
Ne: elektron çevreleme yoğunluğu
ne: zaman harmonik değişkenleri ile ifade edilen fazör elektron yoğunluğu
Elektron hızının harmoniksel değiştiğini ve hiç sabit bileşeninin olmadığını farz ediyoruz ve
υ=Re{vejωt }
v: hız fazörü
υ,I, ρı , Ņe zamanla değişken büyüklükler iken ne, J ve v fazördür. Akım yoğunluğu ifadesinde yerine koyarsak
I=[Ne+Re(ne*ejwt)]qe *[Re*{ v*ejwt }]
I= Ne* qe * Re*{ v*ejwt }+ qe *[Re(ne*ejwt)] [Re*{ v*ejwt }]
Burada küçük osilasyonların sebeplerini göz önüne alıyoruz ve |ne|<< Ne varsayımını yapıyoruz sonuçta ikinci terim ilki ile karşılaştırıldığında ihmal edilebilir ve
I≈ NeqeRe{vejωt }
Mademki I=Re{Jejωt } fazör formda J≈Neqev dır.
Bu akım yoğunluğu elektron hareketinin sonucudur. Şimdi Maxwell denklemleri ile karşılaştırmak zorundayız. Benzer eşitlikler iyon hareketinden doğan akım içinde yazılabilir. Buna rağmen iyonlar için akım yoğunluğu terimi, iyonlar ağır ve hareketsiz oldukları için ihmal edilebilecek derecede küçüktür. Bu gösterir ki iyonlardan dolayı oluşan şarj yoğunluğu, elektronlardan dolayı oluşan şarj yoğunluğunun sabit kısmını iptal eder, böylece sabit(dc) şarj yoğunluğu, akımı veya elektrik alanı kalmaz. Diğer bir deyişle
ρı ≈ Re{ne ejωt} veya ρ ≈ ne.
Şimdi Maxwell denklemlerinin fazör formlarını ve hareket denklemlerini yazabiliriz ▼X H =jwεoE + Ne*qe*v
▼X E =- jwμoH
▼. E = (neqe)/ εo
▼. H = 0
qe E = jwmev
6.12e deki denklemin tam formu aşağıdaki gibidir
me*(dv’/dt)= me *[( ∂v’/∂t) + (v’.▼)v’ ] = me (∂v’/∂t) = qe[έ +v’X B]
Burada ((v’.▼)v’) terimi, gözlenmek istenen parça ile gözlemcinin de hareket ettiği, hacim değişimini temsil eder. Denklem 6.14’ deki B elektromanyetik dalganın manyetik alanıdır ve ister istemez bir zaman harmonik elektrik alanı ε’ye eşlik etmek zorundadır. Bununla birlikte burada küçük osilasyon şartı için göz önüne alındı, VxB terimi iki küçük terimin çarpımsal sonucunu gösterdiği için ihmal edilebilir. Zaman harmonik durumu için denklem 6.14 fazör büyüklükleri cinsinden aşağıdaki gibi yazılabilir
jwmev = qe *[E+v X B]
VxB terimi iki küçük terimin çarpımsal sonucunu temsil eder. 6.12e deki çözüm için ihmal edilir.
Şimdi dalgaların yayılımı için 6.12 denklemlerinin çözümlerini karşılaştıralım. Denklem 6.12e ve 6.12a dan v’ yi eleyerek
▼X H =jwεo(1-(Neqe2 /w2meЄo))E bulabiliriz.
6.15 denklemi ile Maxwell’ in temel denklemlerinin benzerliği, plazmanın
Єeff =Єo(1-(ωp2/ω2 ))
ile ifade edilen efektif dielektrik geçirgenliği ile gösterilebileceği ileri sürer.
6.12c denklemi efektif geçirgenlik kullanılarak
▼.(εeff. E)=0 Şeklinde yazılabilir.
Efektif bir geçirgenliğin terimleri için izah edilen plazmanın etkileriyle, Є geçirgenlikli bir dielektrik içindeki dalga yayınımı önceki çözümlerimizin hepsinde kullanılabilirdi.
Örnek olarak, düzgün düzlemsel dalga için sınırsız bir ortamda dalga denkleminin fazör formu, E’ nin tek bileşeni için
(d2EX/dz2)+ ω2 Єeff Ex μo=0
ve β=ω( μoЄo( 1-(ωp2/ω2 )))0,5 ise genel çözüme sahiptir
Ex(z)=c1*e-jzβ+c2*ejzβ
X notasyonu X= ωp2/ω2
Ex(z)=C1e-jzω√(μoЄo(X-1))+ C2e+jzω√(μoЄo(X-1))
Ortamının fiziksel özelliklerini burada görüyoruz. Daha özelleştirirsek elektronların dalga alanları etkisi altında hareket ederler, oluşan akım dalga alanına doğrudur. Elektromanyetik dalga β= ω*( μoЄo(1-X))0,5 fazına sahipse yayılabilir. X<1 için veya ω< ωp için yayılma sabiti β gerçel ve plazmadaki dalga yayılımı dielektrikte ki gibidir. X=1’ de β=0 ve düzlemsel dalgalar yayılmayı keser. Bir dalga kılavuzuna analojiyi uygularsak, ωp plazma ortamının kesim frekansıdır. İlginçtir plazma ortamında kesim davranışları, dalga kılavuzlarında olduğu gibi sınırların var olmasından daha çok ortamın fiziksel özelliklerine bağlı olarak meydana gelir. X>1 veya ω< ωp için, β imajinerdir ve düzlemsel dalga yayılamaz. Bu durumda 6.17’ yi
Ex(z)=C1e-zω√(μoЄo(X-1))+ C2e+zω√(μoЄo(X-1))
gibi yazabiliriz. Bu yüzden dalgalar gözden kaybolandır ve uzaklıkla zayıflar.
Benzer anlamda plazma ortamının asıl empedansı
ηp=(μo/Єeff)0.5=[ (μo / Єo )0.5/(1-(ωp2/ω2 ))0.5]
ve 6.17 de verilen elektrik alana karşılık manyetik alan
Hy(z)=(C1/ηp)e-jzω√(μoЄo(X-1))+ (C2/ηp) +jzω√(μoЄo(X-1))
ω> ωp için ηp empedansı tamamen reeldir bu yüzden elektrik ve manyetik alan tek fazdadır ve sonuçları gerçek zamanlı ortalama güç akışını temsil eder. Bununla birlikte ω< ωp için dalgalar gözden kaybolandır ve 6.18 den ηp imajiner olur. Bu şekilde E ve H 90o ile faz dışı oluncaya kadar, kaybolan dalgalarda reel güç taşınmaz. Ayrıca ω< ωp için dalganın gözden kaybolan zayıflaması için herhangi bir güç emilimi veya gücün ısıya çevrimini belirtmez çünkü böyle bir düşüş ihmal edilebilir.
Sadece z yönünde dalga Propagasyonu göz önünde tutulursa ve ω> ωp için gerçek elektrik ve manyetik alan aşağıdaki gibidir.
Ĕ(z,t)=xıC1cos[ωt-zω(μoЄo(1-X))0,5]
C1’in reel olduğu kabul edildi. İlginçtir sabit tepe elektrik alan genliği C1=E0 olarak verilmiştir. Manyetik alan genliği frekansa bağlıdır. Plazma ortamının empedansı kesim frekansı civarındaki frekanslar için yüksektir. Diğer bir değişle, ω= ωp için plazma açık devre gibi davranır. ωp den daha büyük frekanslar için ηp=√(μ0/Є0) dır. Böylece plazma daha çok serbest uzay gibi davranır. Antimanyetize plazmada düzgün düzlemsel dalga için ortalama güç akışı
S=zı(Eo2/2ηp) =[Eo2/2*(μo/Єo)0,5]* (1-(ωp2/ω2 ))0,5
gibidir.
İyonize ortamda düzgün düzlemsel dalganın faz hızı
vp=ω/β=ω/(ω2μoЄo(1-ωp2/ω2))0,5 = c/(1-ωp2 / ω2 )0,5
Böylece dalga faz hızının boşluktaki ışık hızından büyük olduğunu iyonize edilmiş bölge sonuçlarındaki elektronların titreşiminden görüyoruz. Grup hızı ise aşağıdaki gibidir.
vg = d ω /d β = c*((1-ωp^2/ω2))0,5 .
Dikkat edilmeli ki vpvg=c2 aynı dalga kılavuzundaki gibidir. Bu sonuç, dalga kılavuzu β ya benzer olarak iyonize gaz için yayılma sabiti β’ nın fonksiyonel frekans bağımlılığı gerçeğinin basitçe bir göstergesidir.
Serbest Uzaydan-Plazma Arayüzüne Tam Yansıma
Düzgün düzlemsel dalganın plazmada yayılması için ωp< ω olması, düzgün düzlemsel dalganın plazma ve dielektrik arasındaki ara yüzden tam yansıması için ωp> ω olması ilginç ve önemli bir sonuçtur. Buna doğal bir örnek serbest uzay ile iyonosfer arsındaki ara yüzdür. Bu çeşit yansıma radyo dalgalarının sıçramasına yani uzun dalga radyo haberleşmesine olanak sağlar. Bu ω< ωp şartına bağlıdır. İyonosfer için fp’ nin tepe değeri yaklaşık 10 MHZ dir. Böylece AM radyo yayın frekansları İyonosferin iletken tabakasından yansır. Mikrodalga, televizyon ve FM radyo sinyalleri tipik olarak 40 MHZ in üstünde. Böylece iyonosferin iletken tabakasından kolayca geçebilir. Tam yansımanın tek ara yüzde temel konseptini örneklemek için, iyonize bölge ve serbest uzay arasındaki tek ara yüzü göz önüne alıyoruz. Şekildeki dalganın ω frekansında olduğunu ve ilk ortamın serbest uzay ve iyonize ortamın dielektrik sabiti
Єeff =Єo√(1- ωp2/ ω2)
olan dielektrik gibi davrandığını varsayalım. Normal şartlar için yansıma ve geçiş katsayıları aşağıdaki şekildedir.
Г = [(Є1)0,5- (Є2)0,5] / [(Є1)0,5+(Є 2)0,5]= [(Єo)0,5]-[ Єo *(1-ωp2/ ω2)]0,5 /[(Єo)0,5]+[Єo*(1- ωp2/ ω2)]0,5 =[ω–(1-ωp2/ ω2)] / [ω+(1- ωp2/ ω2 )]
Ђ = (2*(Є1)0,5) / [(Є1)0,5+(Є2)0,5] = 2 ω / (ω +(ωp2/ ω2)0,5)
ω> ωp için Г ve Ђ, reel ve gelen dalganın yansıyan ve geçen kısımlarıdır. Buna rağmen ω<ωp için,
Г=[ω-j( ω2 - ωp2)0,5] / [ ω + j( ω2 - ωp2)0,5] = 1e^j Г φ
Bu basitleştirme, serbest uzaydan plazmaya ω< ωp ile geçen dalganın tamamen yansılatacağını gösterir. Yansıyan dalganın genliği gelen dalgaya eşittir fakat yansıyan dalganın fazı gelen dalgadan frekansa bağlı olarak Ør kadar farklıdır. Geçen sinyalin fazı da gelen sinyalden farklıdır. Daha önemlisi, ω< ωp için plazma empedansı tamamen imajiner olana kadar geçen sinyal z yönünde mesafeyle kaybolur ve gerçek güç taşımaz. Sonuç olarak dalganın manyetik ve elektrik alanı iyonize bölgede 90o faz farkına sahiptir.
Elektromanyetik Dalgaların İyonosferdeki Yayılımı
Daha öncede belirttiğimiz gibi iyonosfer tabakası plazma yapısındadır. Fakat iyonosfer tabakasının parametreleri değişkendir. Güneş patlamaları ve manyetik fırtınalar olarak atmosfer dışından gelen etkiler veya olumsuz hava şartları ve manyetik fırtınalar olarak atmosfer içinde oluşan etkiler veya Atmosferdeki İyonosfer tabakasının elverişsiz oluşumlara girmesi nedeniyle ortaya çıkan şartlar elektromanyetik dalgaların yayılmasını etkilemektedir.
İyonosferdeki yayılımı incelemek için önce iyonosferin yapısını inceleyelim.
İyonosferin Yapısı
Atmosfer, radyo haberleşmesinin en önemli yayılım ortamı olduğundan, sürekli olarak incelenmekte, hatta günlük ölçmelerle propagasyon koşulları hep izlenmektedir. Bu çaba, değişik amaçlı iletişimlerin en iyi koşullarda yapılması için gerekli görülmektedir. Verici antenlerden çıkan elektromanyetik dalgalar, aşağıdan toprak ve deniz, yukarıdan da atmosfer tabakalarının etkisi altında kalmaktadırlar. Atmosferin en alt tabakası olan troposfer, içindeki su buharının yoğunluğu ile ve atmosferin üst tabakası iyonosfer ise, içindeki elektron yoğunluğu ile etkili olur.
Yer yüzeyi genellikle iletken kabul edilince, elektromanyetik dalga yoluyla toprak ve denizde de elektron salınımları oluşacağını anlayabiliriz. Elektromanyetik dalgalar bu yüzden yer yüzeyinde dağlıklara göre sapma gösterirler. Toprağın direnci olduğundan, enerji yüksek
frekanslarda toprak tarafından absorbe edilir ve uzağa gidemez. Dolayısıyla yere paralel olarak giden dalgalar ancak uzun ve orta dalga boylarında işe yarar. Deniz suyu daha iletken olduğu için deniz üstü iletişimde kısa dalgalar kullanılır.
Atmosferin en alt tabakası olan troposferin içinde, yukarılara çıktıkça yoğunluğu gittikçe azalan su buharı bulunur. Aşağıdan üst troposfere ulaşan bir dalga ortam değişikliğinden dolayı kırılmaya uğrar ve dünya yuvarlağına uyacak biçimde aşağıya doğru sapma gösterir. Ancak bazı zamanlarda troposferde nem yoğunluğu çok fazla olan tabakalar oluşur ve bunlar dalgaları yansıtıcı özellik gösterir. Bir dalga, böyle iki tabaka arasına girdiğinde sanki bir borudan ilerliyormuş gibi, engel tanımaksızın çok uzaklara ulaşabilir.
İyonosfer tabakası 60–80 Km. yükseklikten başlayıp 1000–2000 Km.ye kadar çıkar. İyonlaşmanın nedeni ise güneşin morötesi ışınımıdır. İyonlaşma sonucu ortaya çıkan serbest elektronlar, iletkenlik yaratırlar. Bu elektronlar üzerlerine bir dalga geldiğinde salınmaya başlarlar ve sanki bir verici anten gibi yer yüzeyine dalga yayarlar. Böylece aşağıdan gelen dalga tekrar geri yansıtılmış olur. Elektron yoğunluğunun çok fazla olması ise dalganın yarattığı salınımın üst tarafa transfer olmasına neden olur. Absorbe edilmiş, yutulmuş gibi izlenim verir ve böylelikle yansıma engellenmiş olur. Elektromanyetik dalgalarla en uygun iletişim, gece şartlarında oluşan elektron yoğunluğudur.
İyonlaşma ve iletkenlik değişmeleri üç kurala bağlıdır
1 - Günlük ışık değişmeleri (Gece ve gündüz)
2 - Yıllık ışık değişmeleri (Mevsimler)
3 - 11 yılda bir yoğunlaşan güneş lekeleri
İletkenlik, gündüzleri yazın ve güneş lekelerinin çok olduğu sıralarda büyüktür. İyonlaşma ayrıca tabakanın yüksekliğine de bağlıdır. İyonosferin orta tabakalarında iyonlaşma daha çok olur. Bu tabaka (F) tabakası (200–400 Km.) olarak tanımlanır. Belirli mevsimlerde, ( F ) tabakası içinde bir ikinci tabaka ortaya çıkar ki yoğunluğun en çok olduğu tabakayı oluşturur. O zaman bir ( F1 ) tabakası ve bir de ( F2 ) tabakasından söz edilir. 100–500 Km. arasındaki bir başka yoğun tabaka da ( E ) tabakası adını alır. Bu bölgede bazen elektron yoğunluğu aniden 100 katına çıkabilir ve bu durum bir kaç dakika veya bir kaç saat arası sürebilir ki Radyo Amatörlerini hayretler içinde bırakan propagasyon cilvelerinin kaynağıdır. Kısa süreli bu tabakaya ise ( E8 ) tabakası denir. İyonosferin 60–100 Km. arasındaki en alt tabakası ise ( D ) tabakasıdır.
Güneş lekelerini ve iyonlaşma üzerindeki etkilerini de dikkate almak gerekir. Güneş lekeleri, güneş yüzeyinde oluşan büyük yanma ve patlamalar olarak göz önüne getirilebilir. Bu lekeler uzay boşluğuna bir top ateşi biçiminde ışınlar ve hızla ilerleyen tanecikler fırlatırlar. Yayılan ışın ve tanecikler dünya atmosferine ulaştığında buradaki iyonlaşmayı arttırırlar. Sonuç olarak sayısı çok fazla artan elektronlar yerden üzerlerine gelen dalgaları üst taraflara aktararak yansıma olayına engel olurlar ve radyo sinyallerinin sekerek uzaklara gitmesini olanaksızlaştırırlar.
Özellikle iyonosferdeki iyonlaşmanın radyo dalgalarına etkisini şu şekilde açıklanabilir. " Elektron yoğunluğu çok yüksek olduğu ve elektronlar kalın bir tabaka durumunda olduğu zaman (yani gündüz veya güneş lekeleri fazla iken) gelen dalgalar yansıtılmaz. Elektron yoğunluğu düşük olduğu ve elektronlar ince bir tabaka oluşturduğu zaman (yani geceleri veya güneş lekeleri az iken) yansıtma artar "
Şekilde dünya üzerindeki bir vericiden çıkan radyo dalgaların değişik açılarda nasıl ilerlediklerin ve hangi etkiler altında kaldıklarını görmek olanaklıdır.
İyonosfer Üzerindeki Deneysel Çalışmalar
Şimdiye kadar elektromanyetik dalgaların plazmadaki davranışını ve iyonosferdeki yayılmasını inceledik. Şimdiyse iyonosfer üzerinde yapılan deneysel çalışmalardan bazılarını inceleyelim.
HAARP PROJESİ
HAARP Nedir?
HAARP, HF’da yüksek enerji çıkışları ile iyonosferin ısıtılması ve burada bir takım değişimler yapılarak etkilerinin incelenmesi için başlatılmış bir projedir. Kullanılan frekans aralığı 2,8-10MHz arasıdır, çıkış gücü ise resmi kaynaklarda 3,6 Gigawatt olarak belirtilmesine karşılık 10 Gigawatt’a çıkarılabileceği açıklanmaktadır. Bu enerji dünyadaki en büyük radyo vericisi ünvanını kazandırmaktadır. Merkezin 1 saat boyunca çalıştırılması durumunda Hiroşima atılan atom bombası kadar enerji ortaya çıkaracağı hesaplanmıştır. Fakat bu merkezin yılda 4–5 kere ve sürekli olmayıp vuruş modunda (seri ve güçlü atışlar üretme) ile çalışacağı bildirilmektedir.
HAARP’ın resmi kaynaklardaki amaçları:
1-Atmosferdeki termonükleer araçları kontrol edecek elektromanyetik vuruşları gerçekleştirmek.
2-Denizaltılar ile haberleşmeyi kolaylaştırmak. Bu haberleşme ELF(Extremely Low Frequency) ve VLF(Very Low Frequency) dediğimiz 30Hz-30KHz civarında çalışmaktadır. ELF nin yan etkileri bilindiğinden mevcut ELF vericileri ile HAARP vericileri değiştirilmek istenmektedir.
3-Radar sistemlerini geliştirmek.
4-Çok geniş bir alanda ABD ordusunun haberleşmesini sağlamak.
5-Cray ve EMass süperbilgisayarlarının yardımı ile yeraltının tomografik haritasını çıkarabilmek.
6-Petrol, doğalgaz ve mineral yataklarını tespit etmek.
7-Cruise füzesine benzer alçak irtifadan uçan füze ve hava araçlarını havada imha etmek.
HAARP projesinin amaçları resmi kaynaklarda aşağıdaki gibi belirtilmiştir. Fakat bunlar işin görünen yanı, buz dağının altında çok daha vahim bir tablo ile karşılaşıyoruz. Bu tablo projenin karşısında olanlar tarafından dile getirilmektedir. Özellikle de 230 sayfalık “Angels Don’t Play This HAARP-Melekler HAARP ile Oynamaz” adlı kitap bu görüşleri dile getiren en önemli kaynaktır.
HAARP karşıtı açıklamalara bakalım ve teorileri destekleyen olayları inceleyelim. 1-İklimleri değiştirebilir.
2-Kutupları eritebilir veya yerinden oynatabilir.
3-Ozon tabakası ile oynayabilir.
4-Deprem yaratabilir.
5-Okyanus dalgalarını kontrol edebilir.
6-Dünyanın enerji kuşakları ile oynayarak insan biyolojisini ve beynini etkileyebilir.
7-Radyasyon yaymadan termonükleer patlama oluşturabilir.
Yukarıda yazanları tekrar okuyup son 10 yılda yaşanan olayları göz önünüze getirmenizi istiyorum. Aklınıza gelen örneklerin sadece basit doğa olayları veya küresel ısınmayla açıklanamayacağını bir kez düşünün. Dünyamız yaşadığı sıkıntıları sadece doğal nedenlerle mi yaşıyor, yoksa insan parmağı işin içinde mi?
STARFISH PROJESİ (1962)
9 Temmuz 1962'de ABD iyonosferle ilgili bir dizi deneye daha başladı. Onların tanımıyla: "60 km yükseklikte 1 kiloton ve yüz metreler düzeyinde 1 megaton ve 1 multi-megatonluk birer araç" (KHA, 29 Temmuz 1962). Bu denemeler en alçak Van Allen Bağı'nı şeklini ve yoğunluğunu yeterince bozacak kadar etkiledi. "Bu deneyde en alçak Van Allen bağı bir süreliğine yok edilecek; Bağ'daki parçacıklar birkaç saatliğine radyo iletişimi korunarak atmosfere geçecekler. İç radyasyon bağındaki patlama Los Angeles'tan görülebilecek yapay bir kutupsal ışık kubbesi oluşturacak” (KHA, 11 Mayıs 1962). Bu nükleer patlama sırasında orada bulunan Fijili bir denizci bana bütün gökyüzünü alevler içinde görünce dünyanın sonunun geldiğini düşündüğünü söyledi. Bu, İngiltere'de Kraliçe’nin astronomu Sir Martin Ryle'ın şiddetli protestosunu anımsatan bir deneydi.
"Atmosferin 65–80 ve 280–320. kilometreleri arasında bulunan iyonosfer [o zamanki kavrayışa göre], patlamadan sonra oluşacak basınç dalgasının oluşturduğu mekanik kuvvetler dolayısıyla bozulacak. Aynı anda, yüksek miktarlarda iyonlaştırıcı radyasyon yayılacak ve atmosferin bu bölgesindeki gaz bileşenleri iyonlaştıracak. İyonlaştırma etkisi, fizyon ürünlerinden kaynaklanan radyasyon tarafından güçlendirilecek... jeo-manyetik kuvvet çizgileri arasında hareket eden yüklü parçacıklardan oluşan en alçak Van Allen Bağı da... benzer bir biçimde dağıtılacak. Patlamanın sonucu olarak bu alan bölgesel olarak yok edilecek ve en alçak bağa sayısız yeni elektron getirilecek." (KHA, 11 Mayıs 1962). "19 Temmuz'da... NASA, 9 Temmuz'da yüksek irtifada gerçekleştirilen nükleer deneme sonucunda 400 km ile 1600 km arasında bir radyasyon bağı oluştuğunu ve bunun Van Allen Bağı'nın geçici bir genişlemesi olarak görülebileceğini bildirdi." (KHA, 5 Ağustos 1962).
Britannica'da açıklandığı gibi: "... Starfish [Argus Projesi'yle kıyaslandığında] düşük irtifadan L=3’ün [yani Dünya yüzeyinin üç dünya yarıçapı ya da 13000 km yukarısının] ötesinde kadar uzanan çok daha geniş bir bağ oluşturmuştur." Daha sonra 1962’de SSCB de Dünya yüzeyinden 7000 ve 13000 km yükseklikler arasında üç yeni radyasyon bağı oluşturacak benzer deneyler gerçekleştirdiler. Ansiklopediye göre, 1962'de ABD ve SSCB tarafından yapılan yüksek irtifa nükleer patlamaları sonucunda en alçak Van Allen Bağı'ndaki elektron akısı bir daha hiç geri dönmeyecek biçimde değişti. Amerikalı bilimcilere göre Van Allen Bağları'nın normal değerlerinde dengelenmesi yüzyıllar alabilir.
KAYNAKLAR
1) Elektromanyetik dalgalar ve mühendislik uygulamaları (Boğaziçi Üniversitesi Yayınları)
2) Elektromagnetic fields and waves
3)
http://www.antrak.org.tr/gazete/012001/mutlu.htm4)
http://www.qsl.net/ta4bs/pp2-2.htm5)
http://kinodelia.fisek.com.tr/bertell01.html6)
http://stu.inonu.edu.tr/~imizrak/odev.html7)
http://www.gencbilim.com
http://www.hmo.ac.za/Space_Physics/tut/tut.htmlSoğuk Plazmanın Elektromanyetik Dalganın Yayılması Üzerine Etkisi (Ali Yeşil-yüksek lisans tezi-Fırat Üniversitesi)
