İyonosfer fiziksel ve elektromagnetik büyüklüklerinin plasma teorisiyle bulunması

Abstract

ÖZET Bu tezde, iyonosferdeki elektromağnetik ve fiziksel karakteristikler temel plasma teorisi ile incelenmiştir. Giriş kısmında, kısa tarihçe ve araştırma konusu izah edilmiştir. Bundan sonra, iyonosfer tabakaları, temel plasma teorisi içinde, de, Debye yarıçapı, plasma frekansı, tanecikler arasındaki etkileşim, iki sert küre benzeşimi ile saçılma tesir kesiti, ortalama serbest yol ve çarpışma frekansı, saçılma tesir kesitinin enerjiye bağlılığı, tanecik hızlarının Maxwell ve Boltzmann dağılım fonksiyonu ile izahı ve ortam denklemleri verilmiştir. Daha sonra, Maxwell ve ortam denklemleri, süreklilik denkleminin Maxwell denklemlerinden faydalanarak çıkarılması, tanecik sayısı ve sürüklenme hızı, enerjinin korunumu denklemi ve tam İyonize olmuş plasmada Spitzer denklemleri anlatılmıştır. Son olarak ise, Boltzmann hız dağılım fonksiyonundan faydalanarak yeni bir yaklaşımla süreklilik denklemi, Poisson denkleminden giderek elektron yoğunluğu ile sıcaklık arasındaki bağıntı, Spitzer denklemlerinden faydalanarak, kırılma indısi, dielektrik sabiti, dalga denklemi ve Alfven hızı bulunmuştur. Bahsedilen yaklaşımlarla bulunan sonuçların, literatürdeki sonuçlarla uyum içinde olduğu görülmüş tür. Elektron yoğunluğu ile sıcaklık arasındaki bağıntı esas alınarak, plasma frekansının ve dielektrik geçirgenliğin sıcaklıkla değişim bağıntıları ve bu bağıntılara ilişkin eğriler verilmiştir. iii

SUMMARY In this thesis, the electromagnetic and physical characteristics of ionosphere are investigated by the plasma theory. In the introductory chapter; a short historical background and the research subject are reviewed. In the following chapter, the ionosphere layers, within the general plasma theory Debye radius, plasma frequ ency, the interaction between the particles, the scattering cross-sections with hard sphere model, mean free path and the collision frequency, the dependence of the scattering cross-section to energy, the explanation of the particle velocity by Maxwell and Boltzmann distribution functions and the medium equations are given. later. Maxwell and the medium equations, the deriva tion of the continuity equations by means of Maxwell equa tions, the number of particles and the drift velocity, the equation of the energy conservation and the Spitzer equa tions in fully ionized plasma are explained. Finally, as a new approach, the continuity equation using Boltzmann velocity distribution functions, again using Poisson equation, the relation-ship between temperature ana electron density and with the help of Spitzer equations; the refraction index, dielectric permitivity, wave equation and Alfven velocity are found. The results obtained by this approach.agree with the results existing in the literature. Starting from the relation between electron density and temperature the changes of plasma frequency and dielectric permittivity with the tenpera- ture are deve lopped and the respective curves are given.