Ionosphäre

Durch die Sonnenstrahlung lösen sich Elektronen aus den Atomen und Molekülen heraus. Es entstehen freie Ionen und Elektronen. Durch die Verteilung der Atome und Moleküle in der Atmosphäre und die Absorption bestimmter Wellenlängen in der Sonnenstrahlung hat die Ionosphäre einen schichtartigen Aufbau.
Einflüsse der Ionosphäre-1.png

Die Gesamtzahl an geladenen Teilchen pro m3 wird als Elektronendichte $N_{e}$ bezeichnet. Die maximale Elektronendichte wird in der F2-Schicht erreicht.

Einfluss darauf hat der 11-jährige Sonnenzyklus und der Sonnenschein an sich.

Ionosphärische Refraktion

Phasenbrechungsindex $n_{p h}$ für f>100 MHz: $n_{p h} = 1 - α \frac{N_{e}}{f^{2}}$ mit $α \approx 40.3 m^{3} s^{- 2}$
Gruppenbrechungsindex $n_{g r}$ für f< 100 MHz: $n_{g r} = 1 + α \frac{N_{e}}{f^{2}}$
Hier kommt heraus das $v_{p h} > c > v_{g r}$ ist, somit wird die Phasenbeobachtung beschleunigt und die Code-Beobachtung verzögert.

Die resultierende Refraktion wird wie folgt berechnet, wobei $E$ der TEC ist:

\begin{aligned} δ ρ_{i o n, p h} & = \int (n_{p h} (s) - 1) d s = \int (- α \frac{N_{e} (s)}{f^{2}}) d s = - \frac{α}{f^{2}} \int N_{e} (s) d s = - α \frac{E}{f^{2}} \\ δ ρ_{i o n, g r} & = α \frac{E}{f^{2}} \end{aligned}

TEC and VTEC

Total Electron Count (TEC) ist die Summe über alle freie Elektronen, oft wir hier die einer TECU benutzt, die $10^{16}$ freien Elektronen pro m2 entspricht.

Jetzt wird der TEC of mit dem Vertical TEC (VTEC) berechnet für den es Karten und Modelle gibt.

Einfluss der Ionosphäre auf die Stationskoordinaten

Bei absoluter Positionierung ist die volle Ionosphäre wirksam, bei relativer Positionierung kann der Effekt herunterskaliert werden.

Massnahmen gegen den Einfluss der Ionosphäre sind die folgenden:

Bilden der Ionosphären-freie Linearkombination
Verwendung der Ionosphärenkorrekturen in der Navigations Message
Verwendung von Ionosphärenmodellen