Tầng Kennelly–Heaviside

Tầng Heaviside, đôi khi được gọi là tầng Kennelly-Heaviside, được đặt theo tên của Arthur E. Kennelly và Oliver Heaviside, là một lớp khí bị ion hóa xảy ra trong khoảng từ 90 đến 150 km (56 và 93   mi) trên mặt đất — một trong nhiều tầng trong tầng điện ly của Trái đất. Nó còn được gọi là khu vực E. Nó phản ánh sóng vô tuyến trung tần. Do lớp phản xạ này, sóng vô tuyến tỏa ra bầu trời có thể quay trở lại Trái đất ngoài đường chân trời. Kỹ thuật lan truyền "skywave" hoặc "skip" này đã được sử dụng từ những năm 1920 để liên lạc vô tuyến ở khoảng cách xa, cho đến khoảng cách xuyên lục địa.
Quá trình truyền bị ảnh hưởng bởi thời gian trong ngày. Vào ban ngày, gió mặt trời ép tầng này gần Trái đất hơn, do đó hạn chế khoảng cách nó có thể phản xạ sóng vô tuyến. Ngược lại, vào mặt đêm (lee) của trái đất, gió mặt trời kéo tầng điện ly xa hơn, do đó làm tăng đáng kể phạm vi mà sóng radio có thể đi bằng phản xạ. Mức độ ảnh hưởng bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi mùa và lượng hoạt động của vết đen mặt trời

Lịch sử

Tồn tại của nó đã được dự đoán vào năm 1902 một cách độc lập và gần như đồng thời bởi các kỹ sư Mỹ điện Arthur Edwin Kennelly (1861-1939) và nhà vật lý người Anh Oliver Heaviside (1850-1925), như là một lời giải thích cho việc tuyên truyền của sóng radio vượt đường chân trời được quan sát bởi Guglielmo Marconi vào năm 1901. Tuy nhiên, mãi đến năm 1924, sự tồn tại của nó mới được chứng minh bởi nhà khoa học người Anh Edward V. Appleton, ông đã nhận được giải thưởng Nobel Vật lý năm 1947.
Các nhà vật lý chống lại ý tưởng về tầng phản xạ vì một lý do rất chính đáng; nó sẽ đòi hỏi sự phản xạ toàn phần, do đó sẽ đòi hỏi tốc độ ánh sáng trong tầng điện ly sẽ lớn hơn trong bầu khí quyển bên dưới nó. Vì tốc độ thứ hai về cơ bản giống như tốc độ ánh sáng trong chân không ("c"), các nhà khoa học không muốn tin rằng tốc độ trong tầng điện ly có thể cao hơn. Tuy nhiên, Marconi đã nhận được tín hiệu ở Newfoundland được phát sóng ở Anh, vì vậy rõ ràng phải có một số cơ chế cho phép truyền đi đến đó. Nghịch lý đã được giải quyết bằng việc phát hiện ra rằng có hai vận tốc ánh sáng, vận tốc pha và vận tốc nhóm. Vận tốc pha trên thực tế có thể lớn hơn c, nhưng vận tốc nhóm, có khả năng truyền thông tin, không thể, theo thuyết tương đối đặc biệt, lớn hơn c. Tốc độ pha của sóng vô tuyến trong tầng điện ly thực sự lớn hơn c và điều đó làm cho tổng phản xạ bên trong có thể, và do đó tầng điện ly có thể phản xạ sóng vô tuyến. Giá trị trung bình hình học của vận tốc pha và vận tốc nhóm không thể vượt quá c, vì vậy khi vận tốc pha đi trên c, vận tốc nhóm phải đi dưới nó.
Năm 1925, các nhà khoa học người Mỹ Gregory Breit và Merle A. Tuve lần đầu tiên lập bản đồ các biến thể của nó theo độ cao. Mô hình tiêu chuẩn ITU về sự hấp thụ và phản xạ sóng vô tuyến của tầng Heaviside được phát triển bởi nhà vật lý ion học người Anh Louis Muggleton  vào những năm 1970.

Từ nguyên

Khoảng năm 1910, William Ecotta đã đề xuất cái tên "tầng Heaviside" cho tầng phản xạ sóng vô tuyến trong bầu khí quyển phía trên, và cái tên này sau đó đã được sử dụng rộng rãi.

Trong văn Hóa phổ biến

Cốt truyện của vở nhạc kịch Mèo xoay quanh một bộ tộc mèo ganh đua nhau để đến được "Tầng Heaviside", được dùng như một phép ẩn dụ cho sự tái sinh. Khái niệm và bài hát tương ứng "Hành trình đến tầng Heaviside" dựa trên một đoạn thơ chưa được công bố của TS Eliot.
Ban nhạc Citizen của Mỹ đã phát hành một ca khúc vào năm 2015 có tên "Heaviside" trích từ album phòng thu thứ hai của họ Everybody Is Go to Heaven.