Heaviside katmanı

Heaviside katmanı (Kennelly-Heaviside katmanı veya E katmanı da denilir) telekomünikasyonda büyük önemi olan bir atmosferik katmandır.

Iyonosfer

Gece ve gündüz saatlerinde atmosferdeki D, E (Heaviside) ve F katmanları

Atmosfer yüksekliğe göre çeşitli bölümlerden oluşur. İyonosfer stratosferin üstündeki bölümdür ve 60 km yükseklikten sonra başlar. Bu ismin verilmesinin sebebi iyonosfer bölgesinde güneş rüzgarı ve kozmik ışık gibi uzay kaynaklı etkilerden ötürü iyon yoğunluğunun yüksek oluşudur. Bu iyonlar çeşitli ara katmanlara yol açar. Bilim dünyasında bu ara katmanlar D, E, F₁ ve F₂ gibi adlarla bilinir. Heaviside katmanı E katmanın popüler adıdır. Bu katman 90-160 kilometre yükseklik arasındadır. Bu bölgede nitrojen ve oksijen atomları iyonlara ayrılır. İyon yoğunluğu tipik olarak santimetre küpte 10⁵ iyon dolaylarındadır.

Heaviside katmanının bulunuşu

1901 yılında Guglielmo Marconi İngiltere’de çok önemli bir deney yaptı. Yaptığı radyo yayını 3500 kilometre uzakta Amerika’daki (Newfoundland) radio alıcısı tarafından alındı. Bu durum şaşırtıcı oldu. Çünkü düz bir doğru üzerinde giden radyo dalgalarının Dünya’nın küreselliği sebebiyle, 3500 kilometre uzaklıktaki alıcı tarafından alınmayacağı varsayılıyordu. 1902 yılında İngiliz mühendis Oliver Heaviside bu durumu açıklayan bir makale yazdı. Buna göre yayın atmosferdeki bir katman tarafından yansıtılmış ve bu suretle yayın çok uzağa ulaşmıştı. Amerikalı mühendis Arthur Kennelly de bu görüşteydi. Ancak o tarihte atmosfer katmanları henüz araştırılmamıştı ve bu görüşler şüphe ile karşılandı. Görüşün kabul edilmesi 1924 yılında bu konuya açıklık getiren Amerikalı mühendis Edward Appleton’un çalışmasından sonra oldu. Söz konusu katman E katmanıydı. Bu katman günümüzde Heaviside katmanı veya Kennelly-Heaviside katmanı adıyla bilinir.

Yansıtma

Heaviside katmanın yüksekliği sabit değildir. Günün saatlerine ve mevsime göre katman farklı yüksekliklerde olabilir. Genellikle katman geceleri daha yüksektedir Öte yandan katmanın en etkili olduğu yayın bandı orta dalgadır (300 KHz-3 GHz.) Bu bantta yayın yapan bir radio vericisinin yayını katmanın o andaki yüksekliğine bağlı olarak uzak bölgelerden alınabilir. Gece katman genellikle daha yüksek olduğu için yayın gündüz saatlerine göre daha uzak bölgelere ulaşabilir. Ancak hem doğrudan görüşün hem de yansımanın etkili olduğu nispeten yakın bölgelerde faz çakışması sebebiyle yansıma sönümleme olayına da yol açabilir. Appleton bu durumu şu şekilde açıkladı: Şayet a yansıyan dalganın gittiği yol ve b de doğrudan görüş dalgasının gittiği yol ve λ da dalga boyu ise,

$a-b=D$

${\frac {a-b}{\lambda }}={\frac {D}{\lambda }}=N$

N tam sayı ise yansıyan dalga doğrudan görüş dalgasını güçlendirir. N nin yarım veya buçuklu sayı olması ise iki dalganın birbirini sönümlendirmesi sonucunu doğurur.