Файл: Белосток В.С. Распространение радиоволн (учебное пособие).pdf

§ 4. Поглощение радиоволн в тропосфере

Радиоволны короче 10 см в некоторых условиях могут доволь­ но сильно поглощаться в процессе распространения в тропосфе­ ре. В результате поглощения величина напряженности поля про­ ходящей волны уменьшается с расстоянием значительно быстрее, чем при распространении в свободном пространстве.

При наличии поглощения напряженность поля выражается формулой:

обусловлено наличием капельных образований (гидрометеоров), присутствующих в атмосфере в виде дождя, тумана, града, снега и т. д. Обычно рассматривают две различные физические причи­ ны, вызывающие поглощение радиоволн в капельках воды.

В каждой капельке распространяющиеся волны наводят токи смещения, плотность которых, как известно, пропорциональна диэлектрической проницаемости и частоте (напомним, что диэлек­ трическая проницаемость воды в 80 раз превосходит диэлектри­ ческую проницаемость воздуха). Таким образом, значительные токи могут возникнуть в капельках воды только на самых высо­ ких частотах (для волн короче 3 см). Вода не является идеаль­ ным диэлектриком, поэтому возникающие в капельках воды токи и приводят к поглощению радиоволн.

Второй причиной поглощения радиоволн в капельных образо­ ваниях является рассеяние радиоволн капельками воды. Физика процесса заключается в том, что наводимые в капельках дождя или тумана токи являются источником вторичных радиоволн, создающих рассеяние энергии. Такое рассеяние практически соз­ дает эффект поглощения в направлении распространения радио­ волн, так как вместо того, чтобы распространяться в первона­ чальном направлении, волны частично рассеиваются по всем направлениям. Рассеяние радиоволн оказывается тем большим, чем крупнее капля и чем короче длина волны.

Помимо ослабления поля проходящей волны рассеянные сиг­ налы являются помехой для работы радиолокационных станций сантиметровых волн. В то же время рассеянные отражения позво­ ляют наблюдать радиолокационными методами за движением дождей, грозовых облаков и др.

Степень поглощения радиоволн оценивается коэффициентом затухания а. Зависимость ос от длины волны для дождя и тумана различной интенсивности показана на рис. 3.10. Надписи у кри­ вых означают количество осадков в мм/час при Т = 18°С.

Из графика видно, что поглощение резко уменьшается с уве­ личением длины волны и становится ничтожно малым для воли

а

длиннее К) см. Поэтому на волнах длиннее 3 см с поглощением в капельных образованиях можно практически не считаться.

о<? д 5 /к ; и

48

ной частоты.

Зависимость селективного поглощения от длины волны пред­

'км

Рис. 3.11. Зависимость селективного поглоще­ ния в тропосфере от длины волны

Радиоволны, испытывающие селективное поглощение, для передачи сигналов в тропосфере неприменимы.

49

Распространение радиоволн

Г л а в а 4

ИОНОСФЕРА И ЕЕ РОЛЬ В РАСПРОСТРАНЕНИИ РАДИОВОЛН

§1. Источники ионизации газа на больших высотах

иобразование максимумов ионизации

Вглаве 1 отмечалось, что свободно распространяющиеся ра­ диоволны могут попадать в точки приема, расположенные за пределами прямой видимости, путем отражения от ионосферы.

Способность верхних слоев атмосферы отражать и преломлять радиоволны объясняется наличием в этих слоях свободных

в электроно-вольтах *.

Основным источником, дающим энергию для ионизации атмо­ сферы, является Солнце, излучающее широкий спектр электро­ магнитных колебаний. Однако, как показывают исследования, ионизирующим действием обладает только незначительная часть спектра волн, излучаемых Солнцем.

Для того, чтобы произошла ионизация под действием электро­

с— скорость света.

*Напомним, что 1 эв равен работе, которую нужно затратить для того, чтобы заряд, равный заряду электрона, преодолел разность потенциалов в 1 а.

50

потоки заряженных частиц—-ионов и электронов, извергающиеся с поверхности Солнца и бомбардирующие земную атмосферу со скоростями в тысячи километров в секунду*. Считают, что иони­ зирующее действие корпускулярного излучения (ударная иониза­ ция) составляет не более 50% от ионизирующего действия ультра-

■фиолетового излучения.

Ионизирующее действие оказывают и космические лучи, обла­

51