Saturday, March 25, 2017

සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 70

වායුගෝලය හා රේඩියෝ තරංග

නිකංම හිස් අවකාශය තුල (රිකතකයේ) හෝ මුහුදු ජලය තුල රේඩියෝ තරංග හැසිරෙන ආකාරයට වඩා අපට ප්‍රායෝගිකව වැදගත් වන්නේ පෘථිවි වායුගෝලය තුල රේඩියෝ තරංගවල හැසිරීම දැනගැනීමයි. පළමුව පෘථිවි වායුගෝලය ගැන විද්‍යාත්මක කරුණු කිහිපයක් අධ්‍යනය කරමු.

වායුවලින් හා එකිනෙකාට නොබැඳී දුරස්ථව තිබෙන අංශුවලින් සමන්විත නිසානෙ ඊට වායුගෝලය කියා කියන්නේ. මෙම වායුගෝලයේ විවිධ අංශු/අණු අඩංගු වේ - නයිට්‍රජන් (N2) 78%ක ප්‍රතිශතයකින්, ඔක්සිජන් (O2) 21%, ආර්ගන් (Ar) 0.93%, ජල වාෂ්ප (H2O) 4% දක්වා (ස්ථානීයව), කාබන් ඩයොක්සයිඩ් (CO2) 0.0360% ආදිය ඒ අතර ප්‍රමුඛ වේ. මේවා මහා පරිමාණ වශයෙන් සමස්ථ වායුගෝලය පුරා සිසාරා පවතී. මීට අමතරව විවිධ ස්ථානවල (ස්ථානීයව - locally) වැඩි සාන්ද්‍ර වශයෙනුත්, සමස්ථයක් වශයෙන් සලකන විට ඉතාම ස්වල්ප වශයෙනුත් වෙනත් අංශු/අණු වර්ගද සිය ගණනක් ඇත – සල්ෆර්වල ඔක්සයිඩ (SOx), නයිට්‍රන්වල ඔක්සයිඩ (NOx) 0.00003%, ඕසෝන් (O3) 0.000004%, මීතේන් (CH4) 0.00017%, හයිඩ්‍රජන් (H2) 0.00005%, හීලියම් (He) 0.0005%, නියෝන් (Ne) 0.0018%, දූවිලි


සටහන
මේ අතරින් ස්වාභාවික හේතු නිසාත් ඊටත් වඩා මිනිස් ක්‍රියාකාරකම් නිසා වැඩිපුර CO2, CH4 වැනි වායුන් වායුගෝලයට දිනපතා මුදා හැරේ. ඉන්දන හා ගල් අඟුරු දහනය, කැලෑ කැපීම වැනි හේතු නිසා CO2 ප්‍රතිශතය වැඩි වෙන අතර, වී ගොවිතැන් කිරීම, විශාල ජලාශ (dams) සෑදීම, තෙල් ළිං කැනීම වැනි හේතු නිසා මීතේන් වායුව විමෝචනය වේ. මෙවැනි වායු හරිතාගාර වායු (greenhouse gas) ලෙස හැඳින්වේ මොකද මෙම වායුන් වායුගෝලයේ රැඳී තිබෙන විට සූර්ය තාපය පොලොව තුල රඳවා ගැනේ (trap). සාමාන්‍ය තත්ව යටතේදී පොලොව මතුපිටට වැටෙන සූර්ය තාපයෙන්/ආලෝකයෙන් විශාල ප්‍රමාණයක් නැවත අභ්‍යවකාශයට පරාවර්තනය වේ. එහෙත් හරිතාගාර වායු විසින් මෙලෙස පොලොවෙන් පරාවර්තනය වන තාපයෙන් කොටසක් නැවත පොලොව දෙසට යොමු කෙරේ. මෙනිසා පෘථිවිගෝලය උනුසුම් වේ. මෙම සංසිද්ධිය හරිතාගාර ආචරණය (greenhouse effect) නමි. මෙය ගෝලීය උනුසුම (global warming) ලෙස හැඳින්වේ. මින් අද වන විට ඉතා විශාල අර්බුධයක මුලු ලෝකයාම මුහුන දෙමින් සිටී (හරිහැටි කළමණාකරණය නොකළොත් සමස්ථ ජීවින්ම මිහිතලයෙන් අතුගා දැමෙන තත්වයකට වුවද ආ හැකි තරමේ අතිශය දරුණු තත්වයක් වුවත් ලාංකික අපට නම් මේ ගැන වගේ වගක් නැත).
 

 
 
වායුගෝලයේ උඩට යන විට ගතිගුණ පැහැදිලිව වෙනස් වේ. පොදුවේ පහල සිට ඉහලට යන විට ක්‍රමයෙන් වායු ඝනත්වය අඩු වේ. එනිසානෙ එවරස්ට් වැනි උස කඳු නඟින විට, ඔක්සිජන් ගෙන යා යුත්තේ. එතරම් උඩකින් හෙලිකොප්ටර් පියාසර කළ නොහැක්කෙත් එනිසාය (සාමාන්‍ය හෙලිකොප්ටරයක් අඩි 8000ක් පමණ උපරිම උසකට යා හැකිය; විශේෂිත turbo engine සහිත හෙලිකොප්ටර් උපරිම අඩි 25000ක් පමණ උසකටද යා හැකි වුවත් ඊට වඩා අඩු උසකදී පමණි එය වුවද එක තැන රඳවා තැබිය (hovering) හැක්කේ). තවද, වායුගෝලයේ උඩ සිට පහලට එද්දී වායුගෝලීය පීඩනය වැඩි වේ. මුහුදු මට්ටමේදී දළ වශයෙන් වායුගෝලීය පීඩනය රසදිය මිලිමීටර් නම් ඒකකයෙන් 760ක්ද, psi නම් ඒකකයෙන් 14.7ක්ද, බාර් නම් ඒකකයෙන් 1ක්ද, පැස්කල් නම් ඒකකයෙන් 101,000ක්ද, “වායුගෝල ඒකක” නම් ඒකකයෙන් 1ක්ද වේ.

විවිධ ගතිගුණ පදනම් කරගෙන, වායුගොලය ස්ථර (layers) කිහිපයකට කඩා ඇත. පොලොව මට්ටමේ සිට එය ඉහලයට යන අනුපිලිවෙල අනුව, troposphere, stratosphere, mesosphere, thermosphere හා exosphere වේ.

මේවා පොලොවේ සිට පිහිටන උස පහත රූපයේ දක්වා ඇත. ඇත්තටම දවසේ විවිධ පැයවලදී මෙම උසවල් වෙනස් විය හැකි සේම, අවුරුද්දේ විවිධ මාසවලදීද (ඍතු අනුව) ඒවා වෙනස් විය හැකි සේම, පොලොවේ විවිධ අක්ෂාංශකවලට ඉහලින් වෙනස් උසවල් තිබිය හැකිය. මේ සියල්ලටම පදනම් හේතුව සූර්ය රශ්මියයි. හොඳින් සූර්යා ඇති වෙලාවලදී හා ප්‍රදේශවලදී වාතය වැඩිපුර ප්‍රසාරණය වන නිසා, මෙම ස්ථර තවත් උස යනවා හා වාත ඝනත්වය අඩු වෙනවා. උදාහරණයක් ලෙස, ශීත ඍතුවේදී ට්‍රොපොස්ෆියර් එකේ උස ග්‍රීස්ම ඍතුවට වඩා අඩුය. ඕනෑම ඍතුවකදී පොදුවේ සමකාසන්නයට වඩා උස ක්‍රමයෙන් අඩු වෙනවා ධ්‍රැව කරා යන විට (ධ්‍රැව කරා යන විට ක්‍රමයෙන් සීතල වන නිසා). මෙනිසා, සාමාන්‍යයෙන් සමකාසන්නයේදී ට්‍රොපොස්ෆියර් එක 18kmක් පමණ උස වුවත්, ධ්‍රැවාසන්නයේදී එහි උස 9kmක් පමණ වේ.


පහලම ස්ථරය වන ට්‍රොපොස්ෆියර් පොලොව මත සිටින අපට එදිනෙදා ජීවිතයේ නිතරම බලපෑම් ඇති කරයි. විවිධාකාරයේ වලාකුලු ඇතිවීම, වැස්ස, විදුලි කෙටීම, සුළං හා සුළි කුනාටු ආදී කාලගුණයට (weather) හා දේශගුණයට (climate) සම්බන්ද සියල්ලම වාගේ සංසිද්ධි සිදු වන්නේ මෙහිය. තවද, යම් යම් ස්ථානවලින් වායුගෝලයට නිකුත් කරන බර අංශු තාවකාලිකව යම් කාලයක් පුරා රැඳී තිබෙන්නේද මෙම ස්ථරයේ පහල කොටස්වලය. මෙම ස්ථරය තුල පොලොව මට්ටමේ සිට ඉහලට යන විට උෂ්ණත්වය පහල බසිනවා. දල වශයෙන් සෑම මීටර් 100කටම සෙල්සියස් අංශක 0.65 බැඟින් (වායුගෝල ස්ථරයක උසත් සමඟ උෂ්ණත්වය විචලනය වන වේගය Environmental Lapse Rate (ELR) හෙවත් Lapse Rate ලෙස හැඳින්වේ). වායුගෝලයේ ඇති සමස්ථ පදාර්ථ (අංශු) ප්‍රමාණයෙන් 3/4කට වැඩි ප්‍රමාණයක් පවතින්නේ මෙම ස්ථරය තුලය (ඒ කියන්නේ මෙම ස්ථරය අනෙක් ස්ථරවලට වඩා බොහෝ ගනකම්ය; ඝනත්වය වැඩිය). තවද, ජල වාෂ්ප හා වෙනත් බරැති අංශුවලින් 99%ක් පවතින්නේද මෙහිය.

ඊළඟට ඇති වාත ස්ථරය වන ස්ට්‍රැටොස්ෆියර් යනු තරමක ස්ථාවර කැළඹිලි අඩු එකකි. එහිද අංශු යම් රටාවකට සෑහෙන්න දුරකට ස්ථාවරව ගමන් කරනවා (එනම් එහි සුලං හැමීම රටාවකට සිදු වේ). මෙම ස්ථරයේ තමයි ගූගල් සමාගම විසින් අන්තර්ජාල සේවා සැපයීම සඳහා බැලුන් රඳවන්නට සැලසුම් කරන්නේත්. ස්ට්‍රැටොස්ෆියර් එකෙහි ට්‍රොපොස්ෆියර් සිට කිලෝමීටර් 15ක පමණ උස ප්‍රමාණය තුල උෂ්ණත්වය නියත වේ. ඉන්පසුව, සෑම මීටර් 100කටම සෙල්සියස් අංශක 0.5 බැඟින් උෂ්ණත්වය ඉහල යයි (ලැප්ස් රේට් එක). මෙම ස්ථරයේ උඩ සීමාවේ තිබෙනවා පොලොවට ඉතාම වැදගත් ආරක්ෂක වලල්ලක් ලෙස ක්‍රියා කරන “ඕසෝන් වියන” (ozone layer).

ඕසෝන් (ozone) යනු ඔක්සිජන් පරමාණු 3ක් එකට සම්බන්ද වී සෑදෙන සෑහෙන්න අස්ථායි අණුවකි. සාමාන්‍ය අප සිටින පරිසරයේ ඕසෝන් තිබුණොත් ටික වෙලාවකින් O3 අණු ඛණ්ඩනය වී සාමාන්‍ය ස්ථායි O2 අණු සාදනවා. තවද, ඕසෝන් යනු ආඝ්‍රාණය කළොත් මිනිස් ශරීරයට විෂ වායුවකි (යම් කාලයක් යම් ප්‍රතිශතයකින් යුතු ඕසෝන් ආඝ්‍රාණය කළොත් මියැදෙන්නට පවා හැකියි). විදුලිය ස්පාර්ක් වන ස්ථානවලින් මෙම වායුව සෑදේ මොකද අස්ථායි ඕසෝන් තිබීමට භාහිර ශක්තියක් යෙදීම අවශ්‍ය වේ (මෝටර්වල බ්‍රෂ් ඇතිල්ලෙන තැන්, විදුලි ස්විච වැනි තැන්වලින්). වායුගෝලයේ ඉහල ස්ථරයක මෙම අස්ථායි වායුව ස්ථායි ලෙස පවතින්නේ සූර්ය විකිරණවලින් නිරන්තරයෙන්ම ඊට භාහිර ශක්තිය සැපයෙන නිසාය. ඕසෝන්වල ප්‍රබල විෂබීජ නාශක ගුණයක් ඇත (අපට වගේමයි ක්ෂුද්‍රජීවීන්ටත් එය විෂයි).

කෙලින්ම අපට ඕසෝන් විෂ වුවත්, ඕසෝන් වියන අපගේ ආරක්ෂකයාය. සූර්යාගෙන් දෘෂ්‍යාලෝකය මෙන්ම, අධෝරක්ත කිරණද, රේඩියෝ තරංගද, පාරජම්බූල කිරණද නිකුත් වේ. ඕසෝන් වියන විසින් අහිතකර පාරජම්බූල (UltraViolet C – UVC) කිරණ කපා හරී. ඇත්තෙන්ම සියලුම පාරජම්බූල කිරණ කපා දමන්නේ නැත. ජීවීන්ට එතරම් අහිතරක නැති අඩු සංඛ්‍යාතයන් සහිත පාරජම්බූල (UVA, UVB) කිරණ කපා දැමෙන්නේ නැත (මෙම කිරණ අපේ ශරීරයට වැදුනහම තමයි සම ආසන්නයේ තිබෙන රසායනිකයක් විටමින් ඩී බවට පරිවර්තනය වන්නේ).

මිනිස් ක්‍රියාකාරකම් නිසා මෙම වටිනා ඕසෝන් වියන විනාශ කර දමන ක්ලෝරෝ ෆ්ලෝරෝ කාබන් (Chloro-Fluoro Carbon - CFC) වැනි අණු විශාල වශයෙන් විමෝචනය වීමෙන් මෙම වියන යම් යම් තැන්වලින් සිහින් වී හා විනාශ වී ඇති බවද පර්යේෂණවලින් සොයා ගෙන තිබෙනවා.

ඊළඟට ඉහලින් තිබෙන්නේ මෙසොස්ෆියර් ස්ථරයයි. එහි ලැප්ස් රේට් එක ඍණ වේ (එනම් උඩට යන්නට යන්නට උෂ්ණත්වය අඩු වේ). එහි ඉහලම කොටසෙහි උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක -100ක් පමණ වේ. දළ වශයෙන් මෙසොස්ෆියර් හා ඊට පහලින් ඇති ට්‍රොපොස්ෆියර්, ස්ට්‍රැටොස්ෆියර් යන ස්ථර තුනෙහිම අංශු සංයුතිය සමාන වේ (ජල වාෂ්ප, ඕසෝන්, දූවිලි වැනි බර අංශු හැරුණහම). මෙනිසා එම ස්ථර 3homosphere යන නමින්ද පොදුවේ හැඳින්විය හැකිය.

ඉන්පසුව තර්මොස්ෆියර් ස්ථරය හමු වේ. මෙහි උඩට යන විට උෂ්ණත්වය ඉහල යයි. සෙල්සියස් අංශක 2500 දක්වා එහි උෂ්ණත්වය ඉහල යා හැකිය (සූර්යාලෝකය කෙලින්ම වැටී තිබෙන වෙලාවලදී). මෙහි අංශු ඉතා ඈතින් ඈත පිහිටා ඇත; එනම් වායු ඝනත්වය ඉතාම අඩුය. මුහුදු මට්ටමේදී වර්ගමීටරයට කිලෝග්‍රෑම් 1.2ක් පමණ වන වායු ඝනත්වය තර්මොස්ෆියර් ස්ථරයේදී කොතරම් අඩුද යත්, මෙම ස්ථරය ප්‍රායෝගිකව සලකන්නේ අභ්‍යවකාශයට අයත් ලෙසයි (එනම් සෑහෙන්න හොඳ රිකත්කයක් ලෙසයි). එනිසා LEO චන්ද්‍රිකා මෙන්ම ජාත්‍යන්තර අභ්‍යවකාශ මධ්‍යස්ථානය (International Space Station - ISS) පවා රඳවා තිබෙන්නේ මෙම ස්ථරය තුලයි මොකද අංශු මඟින් ඝර්ෂණය (drag) ඉතා අඩු නිසා.

මෙම ස්ථරයට පසුව එක්සොස්ෆියර් ලෙස තවත් ස්ථරයක් කිලෝමීටර් 1000ක් පමණ උසක් දක්වා පවතින අතර, එම ස්ථරයේද අංශු නැති තරම්ය. එම ස්ථරයත් අභ්‍යවකාශයේ කොටසක් ලෙස සැලකේ. එතැනින් පෘථිවි වායුගෝලය අවසන් වී සත්‍ය ලෙසම අභ්‍යවකාශය (deep space) ඇරඹේ.

ඉහත ආකාරයට ස්ථර කිහිපයක් නම් කර ඇතත්, අයනගෝලය (ionosphere) ලෙසද නමක් හමු වේ. අයනගෝලය යනු වායුගෝල ස්ථරවල ඉහළම ස්ථර 3යි. එනම්, මෙසොස්ෆියර් ස්ථරයේ මැද සිට ඉහලට ඇති සම්පූර්ණ කොටසම අයනගෝලය නමි. ඊට අයනගෝලය යන නම ලැබී තිබෙන්නේ එහි තිබෙන අංශු ප්‍රබල සූර්ය රශ්මිය (එහි ඇති පාරජම්බූල හා එක්ස් කිරණ) නිසා අයනීකරණය වී පවතින බැවිනි.

අංශු ඉතා විරල නිසා, පරමාණුවලින් ඉලෙක්ට්‍රෝන ගැලවී ගිය විට (එනම් අයණීකරණය වූ විට) නැවත ධන අයනයට ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් මුන ගැසීමට (recombinationමෙය අයණීකරණයේ විරුද්ධ ක්‍රියාවයි) තිබෙන සම්භාවිතාව අඩුය. ඒ කියන්නේ අයන හා ඉලෙක්ට්‍රෝන එලෙස වෙන් වෙන්ව දිගු කාලයක් රැඳී සිටිය හැකි බවයි. එනම්, අයනගෝලයේ සිසාරා අයන ඇති නිසා, විදුලිමය වශයෙන් බලන විට, අයනගෝලය විශාල සන්නායක ස්ථරයකි.

පහල වායුගෝල ස්ථර තුලද සූර්ය රශ්මිය නිසා අයණීකරණය සිදු වේ. එහෙත් මෙම ස්ථරවල වායු ඝනත්වය වැඩිය; පරමාණු ළඟින් ළඟින් ඇත. එනිසා ධන අයන හා ඉලෙක්ට්‍රෝන ලෙස වෙන් වූ පසු කෙටි කාලයකින් නැවත ඒවා එකතු වේ. එනිසා වායුගෝලයේ ඉහල සිට පහලට එන විට, මුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වය (ඒකක පරිමාවක තිබෙන මුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණන) ක්‍රමයෙන් අඩු වේ. පහත රූපය බලන්න. තර්මොස්ෆියර් හි මැද හරියේ තමයි වැඩිම ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වයක් (electron density) තිබෙන්නේ. ඉහලට යන විට අංශු විරල නිසා ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වය අඩු වන අතර, පහලට එන විට අයන හා ඉලෙක්ට්‍රෝන ක්ෂණයෙන් රිකම්බිනේෂන් වන නිසාද ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වය අඩු වේ.


ඍජුවම සූර්ය රශ්මිය මත අයනගෝලයේ හැසිරීම තීරණය වේ. එනිසා පහත දැක්වෙන කරුණු නිරීක්ෂණය කළ හැකිය.

1. දවල් කාලයේදී අයනගෝලයේ වැඩි ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වයක් තිබේ. රාත්‍රි කාලයේදී එය අඩු වේ (එහෙත් සම්පූර්ණයෙන්ම නැති වන්නේ නැත මොකද වාත ඝනත්වය අඩු නිසා රිකම්බිනේෂන් සිදු වන්නේ සෙමින්ය).

2. ඍතු භේදයද බලපානවා. උදාහරණයක් ලෙස, පෘථිවියේ උතුරු අර්ධගෝලයට ග්‍රීස්ම ඍතුවේදී තද ඉරු රශ්මිය නිසා එම පෙදෙස්වලට ඉහල අයනගෝලයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වය වැඩි වේ.

3. සූර්යාගේ විකිරණ පිට කිරීමද නිරන්තරයෙන්ම විචලනය වන අතර, අයනගෝලය ඊටද ඉතා සංවේදී වේ (මේ ගැන පසුවට වෙනම සලකා බලමු).

4. සමකයේ සිට ධ්‍රැව කරා යන විට සූර්ය රශ්මිය ක්‍රමයෙන් අඩුවන නිසාද, ධ්‍රැව කරා යන විට ක්‍රමයෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වය අඩු වෙනවා.

අයනගෝලයේ හැසිරීම වෙනම සලකා බැලීමේදි එය ස්ථර කිහිපයකට බෙදිය හැකි බව පේනවා. පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ එම ස්ථරයි - D, E, F1, F2. දවල් කාලයේදී මෙම ස්ථර 4ම පැහැදිලිවම වෙන වෙනම පැවතියත්, රාත්‍රිය වන විට D ස්ථරය ක්‍රමයෙන් අහෝසි වී, F1, F2 ස්ථර දෙක F ලෙස තනි ස්ථරයක් බවට පත් වී, අවසානයේ ඉතිරිවන්නේ E හා F ලෙස හඳුන්වන ස්ථර දෙක පමණි. රාත්‍රියේදී E ස්ථරය පවා ඉතා දුර්වල අතර, F ස්ථරයත් දවල් කාලයට වඩා තරමක් දුර්වල වේ.


සූර්යා ඉවත්ව යත්ම D ස්ථරය සීඝ්‍රයෙන් අහෝසි වේ. එහෙත් සෑමවිටම සූර්යා පෘථිවියේ යම් ප්‍රදේශයක් ඉහලින් සිටිනවානෙ. එනිසා මෙම අහෝසි වීම සිදු වන්නේ සූර්යා පෙනෙන්නට නැති ආකාශයේය. සූර්යා මුදුන්ව ඇති ප්‍රදේශයේ එය හොඳින් තිබෙන අතර, එම ප්‍රදේශයේ සිට වටේට D ස්ථරය ක්‍රමයෙන් දුර්වල වේ (බිත්තියක් මත ටෝච් එලියක් ඇල්ලූ විට මැද ඉතා දීප්තිමත් එලියක්ද වටේට ඉවතට යන විට දීප්තිය ක්‍රමයෙන් අඩු වෙන්නා සේ). E හා F1 ස්ථර දෙකද සූර්යා ඉවත්ව ගිය විට ක්‍රමයෙන් දුර්වල වේ (ඩී ස්ථරය මෙන් ඉක්මනින් අහෝසි වී යන්නේ නැත).

කෙසේ වෙතත්, වායුගෝලය ඉතා සංකීරණ ගතික ක්‍රියාකාරිත්වයක් ඇති දෙයකි. අයනගෝලයද ඇතුලු සමස්ථ වායුගෝලය තුලම විවිධා කාරයේ “අංශු ධාරා” නිරන්තරයෙන් ගමන් කරයි. සූර්යා සිට එන විවිධාකාරයේ ආරෝපිත අංශු විශේෂයෙන් අයනගෝලයට බලපානවා. මීට අමතරව පොලොවේ චුම්භක ක්ෂේත්‍රයද ඊට බලපානවා. මෙනිසා ඉහත තාර්කිකව පොදුවේ කියූ කාරණා පවා වෙනස් වන “විකෘති අවස්ථා” තිබෙනවා (anomalies). උදාහරණයක් ලෙස, ඉහත පොදු කරුණු පදනම් කරගෙන අපට කිව හැකියි සමකයට ඉහලින් සියලු ස්ථරවල ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වය ඉහල බව. එහෙත් සත්‍ය ලෙසම සමකයට ඉහලින් F2 ස්ථරයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වය අඩු අතර, ඊට අංශක 17ක් පමණ උඩින් හා යටින් තීරුවල (අක්ෂාංශක ඔස්සේ) ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වය උපරිම වේ (මීට හේතුව පෘථිවි චුම්බක ක්ෂේත්‍රයේ බලපෑමයි).

සමස්ථ වායුගෝලය විසින්ම ඕනෑම සංඛ්‍යාතයක රේඩියෝ තරංග හායනය කරන බව ස්ථිරයි. මෙම පොදු හායනය වෙනත් සුවිශේෂි හේතු නිසා නොව පදාර්ථය/අංශු නිසා ඇති වන්නකි (අවශෝෂණය, විසිරීයෑම වැනි හේතු නිසා). වායුගෝලයේ එක් එක් ස්ථර ගැන අධ්‍යනය කරන විට මෙම පොදු කාරණාව හැමවිටම පසුබිමෙහි තිබෙන බව සිහිතබා ගත යුතුය.

ට්‍රොපොස්ෆියර් හා ස්ට්‍රැටොස්ෆියර් යන ස්ථර දෙක සාමාන්‍යයෙන් රේඩියෝ තරංගවලට සුවිශේෂි බලපෑමක් ඇති නොකරයි. එනම්, සියලුම සංඛ්‍යාතයන් මෙම ස්ථර දෙක විනිවිද ගමන් කරනවා.

එසේ වුවත්, ට්‍රොපොස්ෆියර් ස්ථරයේ යම් සංසිද්ධියක් සොයාගෙන තිබෙනවා රේඩියෝ තරංග ප්‍රචාරණයට බලපෑමක් (උදව්වක්) සිදු කරන. එය tropospheric propagation හෙවත් tropo යනුවෙන් හැඳින්වේ. පහත රූපයෙන් දැක්වෙන්නේ එය සිදුවන ආකාරයයි. මෙම තරංග ප්‍රචාරණයට අයන/ඉලෙක්ට්‍රෝනවල සම්බන්දයක් නැත.


සාමාන්‍යයෙන් ට්‍රොපොස්ෆියර් ස්ථරයේදී පහල සිට ඉහලට යන විට උෂ්ණත්වය අඩු වුවත්, සමහර අවස්ථාවලදී තාවකාලිකව ඊට විරුද්ධ දේ සිදු විය හැකියි. එනම්, එම ස්ථරයේ පහල තිබෙන වාත තට්ටුවකට (උපස්ථරයකට - sublayer) උඩින් තිබෙන උපස්ථරයක් උනුසුම් විය හැකියි. මෙවැනි ව්‍යතිරේක තත්වයක් temperature inversion (උෂ්නත්ව කනපිටගැසීමක්) ලෙස හැඳින්වේ. යට සිසිල් ස්ථරය ක්‍රමයෙන් උඩට යන විට උනුසුම් වේ. උදාහරණයක් ලෙස, සිසිල් උපස්ථරයේ පහල ස්ථානයක උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 12 නම්, එය ක්‍රමයෙන් 12.01, 12.02,…, 12.99, 13.00,…, 22 ආදි ලෙස උනුසුම් ස්ථරයේ උපරිම උෂ්නත්වය දක්වා උපස්ථර සාදයි. එහිදී සම්ප්‍රේෂක ඇන්ටනාවෙන් නිකුත් වන රේඩියෝ තරංග යම් ඇලයකින් මෙම උපස්ථරවලට ඇතුලු වීමේදී වර්තන ක්‍රියාවලියක් ඇති වේ.

එක් මාධ්‍යයක සිට තවත් මාධ්‍යයකට රේඩියෝ තරංගයක් ඇතුලු වීමේදී ඝනත්වය අඩු (විරලතර) මාධ්‍යය තුල තරංග වේගය වැඩි වේ (රික්තය තුල උපරිම වේ). උෂ්ණත්වය වැඩි වෙනවා යනු අංශු ප්‍රසාරණය වෙනවා (එකිනෙකාගෙන් ඈත් වෙනවා) යන්නයි; එනම් මාධ්‍ය විරලතර වෙනවා. ගහනතර මාධ්‍යයක සිට විරලතර මාධ්‍යයකට තරංගයක් ගමන් කරන විට, තරංගය/ආලෝකය එම මාධ්‍ය දෙකෙහි අතුරුමුහුනතට ඇදි අභිලම්භයෙන් ඉවතට නැමී ගමන් කරනවා.


ඉතිං ඉහත පැහැදිලි කළ ලෙස උපස්ථර දෙක අතර උෂ්ණත්වය පහල සිට ඉහලට යන විට සතතයෙන් වැඩි වෙන නිසා, මාධ්‍යද යට සිට ඉහලට සතතයෙන් විරලතර වෙමින් යනවා. මීට අමතරව, පොලොවට ආසන්න උපස්ථරවල වැඩිපුර ජල වාෂ්පද තිබෙන විට පහල ස්ථරයන් තවත් ගහනතර වීමෙන් ඉහත සංසිද්ධිය ත්‍රීව්‍ර වේ. එවිට, ඉහත රූපයේ දැක්වෙන වර්තන නියමය අනුව, තරංගය පහලට ක්‍රමයෙන් නැමෙනවා. ඒ කියන්නේ පොලොවෙන් ඉවතට අභ්‍යවකාශයට යා යුතුව තිබූ රේඩියෝ තරංගය දැන් නැවත පොලොව දෙසට නැමී ගමන් කරනවා. මෙම ක්‍රියාවලියේ අවසාන ප්‍රතිපලය බැලූබැල්මට කන්නාඩියකින් ආලෝකය පරාවර්තනය කරනවා වාගෙයි පෙනෙන්නේ. එනිසා සමහරුන් මෙය පරාවර්තනයක් ලෙසත් කියනවා (එහෙත් එය වැරදිය). මෙය සංකීරණ වර්තන ක්‍රියාවලියකි. පූර්ණ අභ්‍යන්තර පරාවර්තනයක් ලෙසද හැඳින්විය නොහැකිය.

ඇත්තෙන්ම මෙය සිදු වීමට නම් ක්‍රමවත්ව උපස්ථරයෙන් උපස්ථරයට උෂ්ණත්වය ඉහල යා යුතුය. එහෙත් සුළං අධික වූ විටක මෙම උපස්ථර සියල්ල මිශ්‍රවීම නිසා වෙන් වෙන්ව ක්‍රමවත් උෂ්ණත්වය ඉහල යෑමක් ලෙස නොපවතිනු ඇත (එවිට ට්‍රොපෝ සංසිද්ධිය ඇති නොවේ).

පොලොවට ස්පර්ශව තිබෙන උපස්ථරයත් ඊට උඩින් තිබෙන උපස්ථරයත් අතර මේ දේ සිදු වන විට, දෘෂ්‍ය ක්ෂිතිජයට වඩා විශාල දුරකට මෙම තරංග දැන් යොමුවන බව පැහැදිලියිනෙ. මෙම උනුසුම් ස්ථරය පොලොවේ සිට පවතින උස ප්‍රමාණය අනුව කොතරම් ඈතකට ගමන් කරනවාද යන්න තීරණය වේ (උස වැඩි නම් දුරද වැඩිය).


මෙවිට, සම්ප්‍රේෂක ඇන්ටනාවේ සිට එම තරංග වර්තනය කර යොමු කරන එක් වාරයක් hop (පිම්මක්) ලෙස හැඳින්වේ (එය හරියට බට්ට පනින විට එහෙම, තමන් දැන් සිටින ස්ථානයේ සිට උඩ පැන වෙනත් ස්ථානයකට පැනීමක් බඳුය).

එහෙත් මීට පෙර පෙන්වූ රූපයේ මෙන් පළමු හොප් එකෙන් පොලොවට ආ තරංගවලින් කොටසක් නැවත පොලොවේ වැදී පරාවර්තනය වුවොත්, රේඩියෝ තරංග එම රූපයේ දක්වා තිබූ ලෙසට සිසිල් ස්ථරය හරහා එහාට මෙහාට පනිමින් තවත් ඈතකට ගමන් කළ හැකිය. පැනීම් කිහිපයක් සිදු කරන නිසා මෙය multi-hop propagation ලෙස හැඳින්වේ. මෙවිට සිසිල් ස්ථරය duct එකක් (කානුව) ලෙස ක්‍රියා කරයි. මෙය tropospheric ducting යනුවෙන් හැඳින්වේ. සීත උපස්ථරය හා පොලොව අතර මල්ටි-හොප් සිදු නොවී සමහරවිට උනුසුම්-සීත-උනුසුම් ලෙස වායු ස්ථර 3ක් නිසි අයුරුන් පිහිටි විටත් ට්‍රොපොස්ෆරික් ඩක්ටිං සිදු වේවි (පහත රූපයේ ආකාරයට).


ඉහත ආකාරයට කුඩා වාත ස්ථර දෙකක් අතර ඩක්ටිං සිදුවන විට, එම ඩක්ටිං සිදුවන අතරමැදි කලාපයේදී පොලොවට සංඥා පතිත නොවන්නට පුලුවන් (එම ප්‍රදේශයේ සංඥා නැත). උඩින් රේඩියෝ තරංග ගියත් පොලොව මතට සංඥා නොලැබෙන විට ඊට dead zone හෝ skip zone යැයි කියනවා. මෙවිට සම්ප්‍රේෂක ඇන්ටනාව අවට ප්‍රදේශයට LoS ක්‍රමයට සංඥා ලැබෙන අතර, යම් ඈත එක්තරා ප්‍රදේශයකට (ඩෙඩ් සෝන් පසුකරමින්) එම සංඥා ඩක්ටිං වීම නිසා ලැබිය හැකිය. මේ සියල්ල ගතිකය. දළ වශයෙන් පොලොව මත මෙම සිද්ධිය සිදු වන හැටි පහත රූපයේ ආකාරයට දැක්විය හැකිය. ප්‍රායෝගිකව මෙලෙස ලස්සනට රවුම් ආකාරයෙන් මෙම භූගෝලීය කලාප නොතිබේවි මොකද ඇන්ටනාවේ දිශාගත ස්වභාවය (directionality) හා එම මොහොතේ වටේටම අහසේ රත්වීම විෂමාකාරයෙන් පැවතීම යන සාධක බලපාන නිසා.



ට්‍රොපෝ සංසිද්ධිය නිසා VHF හා UHF සංඛ්‍යාතයන් පවා ඉතා ඈතකට යොමු කිරීමට හැකියාව ලැබෙනවා.

මෙලෙස ට්‍රොපොස්ෆියර් ස්ථරයේ ටෙම්පරේචර් ඉන්වර්ෂන් ඇති විය හැකි සාධක/විචල්‍යයන් ගැන නිරන්තරයෙන් දත්ත ලබා ගෙන ට්‍රොපෝ සංසිද්ධිය අහවල් ප්‍රදේශවල අහවල් කාලයේදී අහවල් අහවල් මට්ටම්වලින් සිදු විය බව පෙර තියාම පුරෝකතනය කළ හැකිය. එනම් ආකෘති සාදා ගෙන ඇත. පහත දැක්වෙන්නේ ලංකාවද අයත් භූගෝලිය කලාපය සඳහා එම රූපයේ පෙන්වා ඇති කාලය සඳහා (2017 මාර්තු 24 දින ග්‍රිනිච් වෙලාවෙන් සවස 6 වන විට (සවස 3 සිට 6 දක්වා) පුරෝකතනයකි. සිරස් අක්ෂයෙන් අක්ෂාංශකද, තිරස් අක්ෂයෙන් දේශාංශකද දක්වා ඇත. වර්ණවත් ලපවලින් දක්වන්නේ කොතරම් ප්‍රබලතාවකින්/මට්ටමකින් ට්‍රොපෝ පවතීද යන්නයි (එම වර්ණවල සාපේක්ෂ ප්‍රබලතාව රූපයේ උඩ හා යට ඇති වර්ණ තීරුවලින් දැක්වේ). විවිධ භූගෝලීය කලාපවලට අදාලව මෙම සටහන් නොමිලේ http://www.dxinfocentre.com/ යන වෙබ් අඩවියෙන් ලබා ගත හැකියි.

ට්‍රොපොස්ෆරික් ඩක්ටිං සංසිද්ධිය ඈත දුරකට අධිසංඛ්‍යාත සංඥා යැවීමට උදව් වුවත් (විශේෂයෙන් ආධුනික ගුවන් ශිල්පින්ට), එය කරදරයක් වන අවස්ථාද තිබෙනවා. යම් අධිසංඛ්‍යාතයක් ඔස්සේ ඔබ සන්නිවේදනයක් කරන විට, මෙම ඩක්ටිං සංසිද්ධිය නිසා වෙනත් අහල පහල රටවල හා ඈත ප්‍රදේශවල ස්ථානීය වශයෙන් (locally) එම සංඛ්‍යාතයෙන්ම සිදුවන සන්නිවේදනයන්ට බාධා/ඉන්ටර්ෆරන්ස් ඇති කළ හැකියි.

තවද, ට්‍රොපෝ අනුව ඈතට සංඥා විසිරී යන විට, රිසීවරයට හමුවන්නේ එකම සංඥාවේ කලාවන් සුලු වශයෙන් වෙනස් “කොපි” ගොඩකි. එනම් සංඥාවේ කොපි විවිධ මාර්ග ඔස්සේ ගමන් කර අවසානයේ යම් රිසීවරයක් තිබෙන තැනට පැමිණෙන විට ඒවා පැමිණෙන්නේ එකම වෙලාවට නොවෙයි. මෙනිසා සංඥාවේ කොලිටියට එය බාධාවක් විය හැකියි (හඬ තරමක් අපැහැදිලි විය හැකියි).

ට්‍රොපෝ සංසිද්ධිය ඇති වන්නේ වාත ස්ථරවල පවතින උෂ්ණත්ව ක්‍රමිකව වෙනස් වීම (එනම් යට සිට උඩට යන විට ක්‍රමයෙන් රත් වීම) නිසාය. එනිසා ඒ ඒ වාත ස්ථරවල ඝනත්වයට එය බලපානවා (රත්වීම වැඩි විට ඝනත්වය අඩු වේ). වාත ඝනත්වය ඍජුවම එහි වර්තනාංකයට බලපානවා. දළ වශයෙන් ට්‍රොපොස්ෆියර් ස්ථරයේ වාතයේ වර්තනාංකය 1.000 යන අගයට ආසන්නවයි පවතින්නේ. පැවසූ ලෙසම එය ක්‍රමිකව වෙනස් වෙනවා උෂ්ණත්වය වෙනස් වෙනවාත් සමඟම. සාමාන්‍යයෙන් පස්වැනි දශමස්ථානයේ අගය වෙනස් වීමක් තරම් ඉතා සියුම් වෙනසකි මෙලෙස උෂ්ණත්වය වෙනස් වීමේදී වුවද ඇති වන්නේ.

ඉතිං මෙලෙස කුඩා දශමස්ථාන ලිවීම කරදර නිසා පොඩි “ෂෝට්කට්” ක්‍රමයක් සාදාගෙන තිබෙනවා වාතයේ වර්තනාංක පැවසීමේදී. එම ක්‍රමය N units ලෙස හැඳින්වෙනවා. එහිදී, සලකා බලන වාත සාම්පලයේ සත්‍ය වර්තනාංකයෙන් 1ක් අඩු කර, 1,000,000 න් වැඩි කරන්න. උදාහරණයක් ලෙස, 1.0003 යන වර්තනාංකය N unit වලින් (1.0003 – 1)x106 = 0.0003x106 = 300 වේ. මෙම අගය තිබෙන වාත ස්ථරයට උඩින් තිබෙන වාත ස්ථරයේ වර්තනාංකය 1.00029 නම්, ඒ කියන්නේ 0.00001ක වෙනසක් එම ස්ථර දෙකෙහි වර්තනාංක අතර ඇත. එහෙත් N units වලින් වෙනස 10කි (දිගු දශම ලිය ලිය ඉන්නට අවශ්‍ය නැත). දළ වශයෙන් පොලොවේ සිට ට්‍රොපොස්ෆියර් ස්ථරය තුල ඉහලට යන සෑම කිලෝමීටරයක උසකට වර්තනාංකය එන් යුනිට් 400කින් පහල යන බව සොයා ගෙන තිබෙනවා.

No comments:

Post a Comment