La dispersión incoherente es un tipo de fenómeno de dispersión en física . El término se usa más comúnmente para referirse a la dispersión de una onda electromagnética (generalmente luz o radiofrecuencia) por fluctuaciones aleatorias en un gas de partículas (con mayor frecuencia electrones).
La aplicación práctica más conocida se conoce como teoría del radar de dispersión incoherente, una técnica terrestre para estudiar la ionosfera de la Tierra propuesta por primera vez por el profesor William E. Gordon en 1958. [1] Un haz de radar que dispersa electrones en el plasma ionosférico crea una retorno de dispersión incoherente. Cuando una onda electromagnética se transmite a través de la atmósfera, cada uno de los electrones en el plasma ionosférico actúa esencialmente como una antena excitada por la onda entrante, y la onda es reirradiada desde el electrón. Dado que todos los electrones se mueven a velocidades variables como resultado de la dinámica ionosférica y el movimiento térmico aleatorio, la reflexión de cada electrón también sufre un desplazamiento Doppler . El receptor en tierra recibe entonces una señal compuesta por la superposición de las ondas rerradiadas de todos los electrones en el camino de la onda entrante. Dado que los iones cargados positivamente también presentes en la ionosfera son órdenes de magnitud más masivos, la onda electromagnética entrante no los excita tan fácilmente como los electrones, por lo que no reirradian la señal. Sin embargo, los electrones tienden a permanecer cerca de los iones cargados positivamente. Como resultado, la función de distribución de los electrones ionosféricos se ve modificada por los iones positivos, mucho más lentos y masivos: las fluctuaciones de la densidad electrónica se relacionan con la temperatura de los iones, la distribución de masa y el movimiento. La señal de dispersión incoherente permite medir la densidad de electrones , la temperatura de los iones y las temperaturas de los electrones , la composición de los iones y la velocidad del plasma.
Si hay una mayor cantidad de electrones presentes en la ionosfera, entonces habrá más ondas electromagnéticas reflejadas individualmente que llegarán al receptor, lo que corresponde a una mayor intensidad del eco en el receptor. Dado que se conoce la cantidad de energía reflejada por un electrón individual, el receptor puede utilizar la intensidad total medida para determinar la densidad de electrones en la región seleccionada. [2]
Dado que cada uno de los electrones e iones individuales exhibe un movimiento térmico aleatorio, el eco recibido no tendrá la frecuencia exacta con la que se transmitió. En cambio, la señal estará compuesta por un rango de frecuencias cercanas a la frecuencia original, ya que es la superposición de muchas reflexiones individuales desplazadas por Doppler. La amplitud del rango corresponde entonces a la temperatura de la ionosfera. Una temperatura más alta da como resultado una mayor velocidad térmica, lo que resulta en un mayor desplazamiento Doppler y una mayor distribución en la frecuencia recibida. Sin embargo, es importante señalar que el comportamiento térmico difiere entre electrones e iones. Los iones son órdenes de magnitud más masivos y no interactúan con el calor irradiado de la misma manera que lo hacen los electrones. Como resultado, la temperatura del electrón y la temperatura del ión difieren.
Si el plasma ionosférico está en movimiento en su conjunto, se producirá también un desplazamiento Doppler general en los datos recibidos. Esto puede verse como un cambio en la frecuencia media, que revela la deriva iónica general en la ionosfera.