Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн (3-е изд., 1989) (1152088), страница 89
Текст из файла (страница 89)
Поскольку в в для нормального состояния !'нс, 15.10 тро»осферы й>1~йг ( О, то Л = 0: искривление луча происходит в сторону Земли (силошиая линна Оа рис, 15.16а), В результате увеличивается расстояние прямой видимости, чп> можно истолковать абак кажущееся возрастание радиуса '1!емти. Воображаемая картина представлена на рнс. 1,>.166; ка'!'Уп!нйся радиус земного штрт Ло бочьше !ействпте >ьиого его радиуса Ло, а среда волизн Земли однородна (п = 1), так что луч-- прямой.
Условном:эквивалентности лучовых кортни иа рис. !5.16а и рис. 15.!66 будем считать равенство ! 1 ! (15.30) 1» л л 1» Разности слева и справа выражшот относительную кривизну луча н контура земной Поверхности. Посколысу 1», то нз (!5.30) следует: л ! — л 'л' (15.31) О' Полу п>в таким путем выражение эквивалент>созо радиуса земного шара нри рефракции, мы можем искшочить ралнус кривизны луча Л посредством формулы (5.120). Взяв 05 =00', получаем; ЛО о Л о о (15.
32) п Во о о с!г Отсю;>а нри Ло =-6370 км и йп>>йг =- — 4 !О ' км ' (это соответствует линейному участку кривой на рис. 15.15) получаем, чп> Ло св ж 8500 км. Подставляя Ло змее~о Ло в раз.>ич>иве формулы, у'нпывающие кривизну земш>й гшверхиости. можно Оце>ииш>ь влияние троиосферы на распространение радиоволн. Так. Пниример.
и >»сионе (15.22) легко нр!>йтн к выво,>у, гго нри >н>рмальном го>и>шинн трокосферы р,состояние прямой видиэн>сп> увеличивается иршюн.и!- тельно иа 15 О~о. Обсудим раз.игшые типы троносферной рефракции реа,>ы>ые и ги>н>те>н »с няе. >>гвеюнннше мыслимым ссн гс»ннп>м >!н>н>н>)юры. 1!Ри сйг>с!г = 0 рей>ршл!ия >шзывается от»шцвте,>ы>ой; луч ук ншястся От' зсмн00 Поверхности, а расстояние' примоя видпэн>стп э ион>— шается (рис.
15.17а). Если йн>>йг =-О, рефракция отсутствуеэ..>уч остается Прямым (рнс. 15.17б). Уже оосуж:1авшаяся рефракция, вайля>даемая ири йг>/йг ( О, называется по!элес!те>юсой (рнс. 15. 17в). Можно представить себе н так иазываему>о крити сеск!5>о рефракцию, при которой луч совпадает с;>угой окружиоспг, >со~Пенлри некой зеэ!ному шару (рис. 15.17е); трудно ожидзт>ь что условно реализации критической рефракции может быть выполнено иа трассах большой нротяже>инюти, а теэг более — привести к кругосветному расиространеиню радновол>гы.
Упомянутое условие выводится ири Помощи формулы (5.120): требуется, чтобы Производная йп»йг бьша равна величине йсвйг!,О = — 1,57 10 ' км '. В случае, если йг>/йг( ( йп»йг1„5, бУдет иметь ъ!есто свелхРе>»>Рак!1иэ! (Рнс. 15.17д), когда луч возвращается к Земле; отразившись от земной >нн>ерэ>н>сп>, ои может вновь иснь>тать сворхрефракцнго в троиосфере, Если это нро- 5 1ьл. Влияние тРОНООФеРьт ГЛ. Иь РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН а7 Во ко о, о, 0,0.
з Во ото о о7 во7ор Рот 1:-. — <0 ото 0,07 0„7 Ряс. 15.19 Рвс. 15В8 Оо Фо Р27 о' 1,р ~7', Воям .о —- о- Рве. 15.17 о.го о о,ор ',оА, 7л вом1 Рвс. 15.20 исходит многократно, говорят об обрааовании тропосферного еолновода (рпс. 15.17е). Хотя различные отклонения от нормального распределения плотности тропосферы имезот местный и нерегулярный характер, нх нельзя пе принимать во вппмапне. Давно производятся исследования метеорологических условий, способствующих образованию тропосферных волповодов.
Последние, в принципе, могут быть использовноы для передачи УПВ па дальппо расстояния, однако по этому поводу существуют разные точки зрения. 15,4.3. Рассеяние п поглощение радиоволн в тропосфере. Тропосфера подвержена разным изменениям случайного характера, причем турбулентные движения воздуха вызывают многочисленные локальные изменения его плотности, а следовательно, и оптической плотиосзн среды.
Паждоо такое образование есть, в сущности, объект дифракцни волн, нереиолучатель. Разумеется, колебания диэлектрической проницаемости среды настолько малы, что только наложение огромного количества гюлей, рассеянных отдельнымп образованиямп, может привести к заметному эффекту. Полагают, что зпачительяую роль играет рассеяние радиоволн на неоднородностях слоистого типа. Теория тропосфернего рассеяния базируется па стнтцстпческих принципах.
Опа еще не может считаться вполне рнэрнботннпой. В существовании процессов рассеяния радиоволн в трояосфере, которыми нельзя пренебречь, убеждают в первую очередь наблюдепия. Давно уже отмечено, что в диапазоне УКВ Р, дв '0 ", .' ' " " 70007~гц роомгч -Во~-ЛЗ А .;1 7ГГц — 720 ~-~' — '-,— -. —— ! ' — ~ о+-+- .уь — гопы 1 !-à — т — - — — Ъ- — —— — гво~-~ ,с-~ — В:0 1 — ~ — -зо†— ВВ0~-~~ 00507О0 Роо Эоо О00 бам 70 оо О0 50 50 00 707 Мо '00 Л00 57О О ГЛ 7мро 491 9 ы 5 РАдиоволны в поносФРРИ (А) 49О гл.
]5. РАспРОст!'Ацвиив РАдповоли измерения средней паиряжеипост]л поля и области тени систематически дшот значительно более высокие зпачеиия, чем можно ожидать па основании дифракциоппой теории длч стабильной среды. Это деыопстрпруется па рис. 15.
!8 [1:.Т], где эксперимептальпо инп;п]ппьп зп»чеппя множителя ослабления Г пок]эаяы сплошпымп л]п]п]нш, а результаты указаппых рас и тои — штриховь]ми. Хо]я- пол! троиосферпого рассеяния испытывает резкие случайные колебания —.]ими!]апик,— наличие этого поля тает осиоиаппе говорпи о да:пиен распространении У'КЕч (:пециальиые системы связи, испо]]ьзу.]ощие тропосферпое рассеяние, обесп!"швают радиопередачу ш! расстояния в многие союш ки;кяиетров. 1!о мере уыепьшеяия длины волны, уже иа ипшя с й =10 см, все более зьы]ство проявляется действие осадков.
В сантиметровом дишызопе воли ]]апли донгдя — - весьма существенные объекты чифракцпи. В системе капель рассеяние многократно: поле рассеяния каждого об.ьекта дифрагирует па других. !1оявляется дополнительиоо иоглощепие, по и иепоглощепиое поле рассеяния отпимает эиергпю у распространяющейся волны, вызывая пзлучепие в стороны. На рис.
15.19 предсгавлепы кривые, характеризу]ощие затухаиио радиоволн в зависимости от пптеиспвпости осадков [Е.5); они получены путом измеропий. Нак и с:и]довало ожидать, затухание возрастает с уменьшением длипы волны. Й и. 14.2.3 кратко обсулкдалась сущность резонансного поглоп]ения в диэ.]ектрической среде. '(астотпня характеристика коэффициента затухания радиоволн в тропосфере, обусловленного молоку.]ярпым поглощением в воздуле с примесьн! водяных паров (1О г,'мз). пре(ставлена нн рпс. 15.20 [Г.5), ((роблема проэрачпостп тропосферы весьма ва,киа при пспользов,]пш! Оптп пеки; воли В част]п]стя, иип.(у полек]ляр]шго гл]иц! Оия зд]сь можно выдели]ть ли]иь рят окса нрозрачяоггп, и которым относится и участок спектра О,! —;0.8 мкм, содер]ка]ций о ],«т], ии;шмого сиота. 15.5.
Радиоволны в ионосфере ( л) 15 5.1. Общие свойства ионосферы. Начиная с высоты около 50 —: 00 км, гуп]сствеппо прояв:]яется ионизация атыосферпои среды.,'!то нижняя граница так пазываемой пояог(!]еды. Степень попив]ции характеризуют п]слом свободны; электронов Л' и е.(ипице объема среды (см. и. 14.2.1). В!"личика й]' достигает максимума иа ьыготе 250 ге 400 км. Ионосферу. лежащую ппже:]того уровня, иазыишот ипутреппей, а лежащую выше — внепп]ей.
Последняя вп:пггь до высоты порядка радиуса земного ]пара может оказывать замшкоо влияние па распространение радиоволн. Основной причиной иопизации атмосферы является ультрафиологовое и роптгепоиское иэлу ]епис (;о]пща (и диапнзопе иолп короче 0,1 мкм); и]вестпо, что на эту. часть спектра приходится до- вольно малая доля солпечиого излучепия. Более длиииоволиовов излучение (с мепьшей энергией квантов), можно сказать, пе в состоянии произнести требуел]ую работу ионизация. Вторым по эиачшппо фак]орол! ионизация являются кориускулярпые потоки, также и огпошны! солнечного происхождения. 1)лотпость эпергии поппзпруюи]его ]ютока. приходящего к Зеы;]е, по ыерс проппкпоиеяпя и атмосферу падает в результате пот:]ощеппя. 1(лотпость жв газа по мере приближения и Земле возрастает.
Поэтому-то злектроип ]я копцеитрация;Ъ' как фупкцпя иысогы имеет максимум: на некоторой высоте ионизация наиболее интенсивна. Ввиду многообразия и сложности физических процессов в околоземном пространстве действптельнаа структура ионосферы отпн]дь кс исчеркы]жется этим простым описанием. В ионосфере различают трп основные области, обовпачаемые буквами В, Е и Р; их пазывают также слоями, '! яиилч + диьь а при детальном рассмотрении А,А5г фигурирует и более топкая структура ионосферы, и частности, выдоляют об:шоти Р! и ооо Рь На рпс. 15,21 представлено несколько идеи,лизированное иоо распределение электроппой концентрации ж (в см 5) в ионосфере с высотой [Е.!!) (см.
также [ЕГ1)). Днем степепь гОО пошшацпи эп,! Оысльпо выше; в ночное иреыя с.!оп!' ! и Ри нс им! ]от реэкоп Н]апппы, а пп]кпяя граппц,! ионосферы под:]и- "]О маетсп до высоты около 100 км, прп и м пс ]еэ;]ет об.],]гт], 1]. Б зн]оп и !» ]и ]]; кп с ].!- по ии ]! ак]пии]а ]и ]11-]]] ]!и]]! цикл), и!.]ои,! п времени с].ток оо это распределение варьируе.г- ;О ся. Пределы памепеппя высо- Ш Ю- го .щачеепя 5' иа рпс.
15.']1 Рис (5 91 показаны крестом стрелок. Ъ'казан]! такжо оспоипые ][]акзоры иопп,]ации для ооластсй В, В и Г (вертпкальпые стре]ки); символы й„и 1„— обозпачекия ливий серии '1аймапа спектра водорода. В табл. 15,2 приводепы некоторые подробности структуры ионосферы [Е.8). (:лой Е], согласпо сущестиуюи]им даипыы, и дпевпоо вромя имеотс» но все сеэоиы иа ]и ем:и мпом шаре, а с.]ой Еи -- только и пскоторых мостах.
'Гак ]шэыш]емые 493 5 !5.5. РАДНОВОлны В иоыосФеРе (А) Таблица 152 еды Строевяе ионосферы Зе>гяя а Область ионосферы Прибливнтельмаи высоте, нм 5 Рис. 15.22 Высота, нм сл о 50 —:90 90 †; 120 †1 С 1) Ег Е, 1 —,, г Ет Рзв 10' 10н 65 75 —:50 110 100 200 2 10'г 120 —:140 и выше 10'в ио з)п Оо = и з1п О, (15.33) 492 ГЛ. !5. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН спорадические слои Е, состоят иа образований небольшой горизонтальной протяженности (десятки километров); появление этих образований подчинено сложным закономерностям. В области Е часто нет четного выделения слоев г"1 и »2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
