総電子含有量

総電子数( TEC ) は、地球の電離層を表す重要な量です。TEC は、1平方メートルの断面積の管に沿った 2 点間の電子の総数、つまり電子柱状数密度です。TEC単位と呼ばれる単位の倍数で報告されることが多く、TECU=10 ¹⁶ el/m ² ≈と定義されます。 1.66 × 10 ⁻⁸ モル⋅m ⁻² . ^[1]

TEC は、媒体を通過する電波のシンチレーション、グループ遅延、位相遅延を決定する上で重要です。電離層 TEC は、電離層上に位置する衛星 (多くの場合、全地球測位システム衛星を使用) から送信された受信無線信号の搬送波位相遅延を観測することによって特徴付けられます。TEC は太陽活動に大きく影響されます。

TEC は経路に依存します。定義により、TEC は位置に依存する電子密度n _e (s)を電離層を通る経路dsに沿って積分することで計算できます。

テック =${\displaystyle \int n_{e}(s)\,ds}$

垂直TEC ( VTEC ) は、地面に垂直な経路上の電子密度を積分することによって決定され、斜めTEC ( STEC ) は任意の直線経路上で積分することによって得られます。

第一に、電離層の電波伝播効果はTECに比例し、無線周波数fに反比例する。真空中の伝播と比較した電離層の位相遅延は次のように表される: ^{[2] : 式(9.41)}

${\displaystyle \tau _{p}^{\mathrm {iono} }=-\kappa {\frac {\mathrm {TEC} }{f^{2}}}}$

一方、電離層群遅延は同じ大きさですが、符号が逆になります。

${\displaystyle \tau _{g}^{\mathrm {iono} }=-\tau _{p}^{\mathrm {iono} }}$

電離層遅延は通常、長さ（メートル）の単位で表されるが、これは遅延時間（秒）と真空中の光速（m/s）の積であると仮定している。比例定数κは次のように表される：^{[2] ：式（9.21）、（9.20）、（9.19）、（9.14）  [3]}

${\displaystyle \kappa ={\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}{\frac {q^{2}}{2\pi m_{e}}}={\frac {c ^{2}r_{e}}{2\pi }}}$

ここで、q、m _e、 r _{eはそれぞれ}電子の電荷、質量、半径です。cは真空中の光速、ϵ _{0 は}真空中の誘電率です。定数の値はおよそκ ≈ 40.308193 m ³ ·s ⁻²です。^{[4] [5]}単位は、Hz 単位のfと m −2 単位の TECが与えられた場合、メートル単位の遅延 τ を生み出すことに伴うキャンセルを強調するために、 m·m ² ·Hz ^2と同等に表すことができます。

昼間のTECの典型的な値は、0から100TEC単位のスケールで表されます。しかし、比較的一定の観測バイアスを仮定すると、0.1-0.5TEC単位の非常に小さな変動も抽出できます。^[6]これらの小さなTEC変動は、中規模移動性電離層擾乱（MSTID）に関連しています。^[7]これらの電離層擾乱は、主に下層大気から上方に伝播する重力波によって生成されます。^[8]