Tại sao tầng điện ly phản xạ HF nhưng cho phép tín hiệu VHF xuyên qua?

Wikipedia nói:

... Không giống như tần số cao (HF), tầng điện ly thường không phản ánh sóng VHF (gọi tắt là công tác tuyên truyền SkyWave) để truyền đi được giới hạn đường chân trời phát thanh địa phương chưa đầy 100 dặm ...

Lý do tại sao điều này xảy ra? Có phải chỉ đơn thuần là tín hiệu VHF, 100Watts, mang nhiều năng lượng hơn tín hiệu HF có cùng công suất? Có bất kỳ yếu tố khác chơi ở đây?

Về cơ bản, nó đi vào thực tế là tầng điện ly phản ánh các bước sóng khác nhau khác nhau. Để hiểu lý do tại sao chúng ta phải đi vào vật lý plasma nhưng một phiên bản ngắn là các đặc tính của plasma là một hàm của mật độ, loài, tốc độ ion hóa và năng lượng ion hóa. Đối với các bước sóng nhất định, tầng điện ly có thể tương tác với các bước sóng của năng lượng RF và hoạt động như một tấm gương, ở các bước sóng khác, tần số là các ion không tương tác tốt và do đó không phản xạ lại năng lượng.

Tất nhiên đây là một sự đơn giản hóa thô.

Điều này tương tự như cách bạn có thể có các bộ lọc quang chọn lọc bước sóng thông qua các hiệu ứng nhiễu.

Các kim loại, thường sáng bóng và giống như gương, có dải dẫn của chúng chứa đầy các electron hoạt động như một biển mang điện tích mà ánh sáng có thể tương tác. Nhưng ngay cả các kim loại khác nhau cũng có Màu sắc khác nhau, biểu thị một hiện tượng tương tự như tương tác tầng điện ly.

Kích thước của hạt plasma bị ion hóa liên quan đến bước sóng của tín hiệu HF và khi các tín hiệu này chạm vào các hạt plasma vì kích thước nhỏ hơn eqaul so với bước sóng, các tín hiệu HF này sẽ được phản xạ như trong trường hợp các bước sóng vhf rất nhỏ và có thể xuyên qua.

Một lý do nữa là ảnh hưởng của chỉ số khúc xạ của môi trường chủ yếu phụ thuộc vào bước sóng của tín hiệu truyền qua phương tiện đó. Ở tần số HF, hiệu ứng này nhiều hơn so với VHF.

Sự tương tự tôi sử dụng để giải thích, theo cách chung nhất và cơ bản nhất, là RF giống như một mũi khoan. Bước sóng là các rãnh trong mũi khoan và tốc độ của mũi khoan là tần số và vật liệu là tầng điện ly, giống như gỗ hoặc kim loại.

Nếu bạn đã từng thử khoan một lỗ với tốc độ rất chậm và mũi khoan lớn, thì mũi khoan có một thời gian rất khó xuyên qua kim loại hoặc gỗ. Điều này thể hiện khả năng sóng HF bị phản xạ khỏi tầng điện ly. Nếu bạn sử dụng mũi khoan kích thước nhỏ hơn và khoan ở tốc độ rất cao, mũi khoan sẽ xuyên qua vật liệu rất dễ dàng, giống như sóng VHF hoặc UHF xuyên qua tầng điện ly. Đừng cười, những đứa trẻ của tôi đã hiểu điều đó, và nhiều người khác cũng vậy! Đối với tất cả các bạn học giả Đài phát thanh nghiệp dư, hy vọng điều này không làm bạn thất vọng. Cười lớn.