Файл: Красюк Н.П. Электродинамика и распространение радиоволн учеб. пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 270

Скачиваний: 9

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Выражение (12.32) можно записать в виде произведения трех функций:

где

U (х)

=

2

У пхё~2,03х

 

 

 

 

 

 

 

12.33)

 

 

 

 

ѴСф = и ( х ) Ѵ 1(у1)ѴЛУ2),

 

 

 

 

 

а,

W

 

,

у

і)

( / ) —

w (ti

Ч-

У2)

U(x), Ѵ\{у\)

 

 

 

 

 

 

б

(п +

 

w'

 

 

 

 

ѴЛУі) =

W ' ( t l )

V

2 1 2

 

(ti)

 

 

 

На рис.

12.15,

 

представлены графики функций

 

и

Ѵг(у2).

Таким образом,

в области

глубокой тени расчет множи­

 

 

теля ослабления для указанных ультракоротких волн можно про­ изводить по формуле (12.33) и приведенным графикам.

и (X), 65

6 6 810 20 60 уіг

ю

Рис. 12.15

Укажем, что в [44] приведены многочисленные таблицы и графи­ ки, рассчитанные по дифракционным формулам и охватывающие большинство случаев, интересующих практику. Приближенный ме­ тод расчета напряженности поля ультракоротких волн в области полутени изложен в книге М. П. Долуханова [7].

Вопросы для самопроверки

1.Почему для объяснения механизма распространения радиоволн над не­ однородной поверхностью можно использовать представления о «взлетной» и «посадочной» площадках?

2.Пользуясь представлениями о «взлетной» и «посадочной» площадках, объясните, почему фазовая скорость радиоволн но мере удаления от передатчика приближается к скорости света?

3.Почему при удалении в глубь материка наземной радиопеленгаторной

станции уменьшаются ошибки пеленга, обусловленные береговой рефракцией? 4. Как определяется напряженность поля УКВ при дифракционном распро­

странении радиоволн?

Г л а в а 13

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ АТМОСФЕРЫ

§ 13.1. СТРОЕН И Е АТМ ОСФЕРЫ

По составу, температурному режиму, электрическим характерис­ тикам и другим физическим свойствам земную атмосферу подраз­ деляют на тропосферу, стратосферу и ионосферу. Вокруг Земли имеются также радиационные пояса, обнаруженные в последние годы благодаря запускам искусственных спутников Земли (ИСЗ) и космических ракет.

Нижний слой атмосферы — тропосфера в средних широтах про­ стирается примерно до высоты 10-f- 11 км. В ней содержится основ­ ная масса воздуха и водяного пара. Расположенная вблизи поверх­ ности Земли тропосфера оказывает влияние на распространение УКВ, вызывая рефракцию, поглощение и рассеяние волн. Страто­ сфера находится на высоте 12-МО км, а выше нее расположена ионосфера, которая характеризуется проводимостью благодаря на­ личию в ней свободных электрических зарядов (электронов и ионов). Ионосфера образуется под действием солнечного излучения и расположена на высотах от 60 км до 600-М000 км (результаты непосредственных измерений, произведенных с помощью приборов, установленных на И СЗ, позволили определить, что слабо ионизи­ рованная оболочка Земли простирается на высоты вплоть до 15-f-20 тыс. км). Ионосфера играет большую роль в процессах рас­ пространения радиоволн: она вызывает преломление, отражение и поглощение в основном коротких и более длинных волн, а также рассеяние УКВ.

Внешнюю оболочку ионосферы составляют радиационные пояса, которые окружают Землю и имеют конфигурацию магнитных си­ ловых линий. Эти пояса состоят из протонов и электронов с энер­ гиями в сотни тысяч и миллионы электрон-вольт (эв), захваченных магнитным полем Земли. Заряженные частицы движутся по спира­ лям вдоль силовых линий магнитного поля Земли. Различают три

пояса радиации: внутренний (600-М600

км),

внешний (3600-Р

4-26 000

км)

и самый внешний пояс или область с нестационарными

потоками электронов малых энергий (50-М5 тыс.

км).

Радиацион­

ные пояса приводят к повышению температуры

 

атмосферы и во

многом определяют такие явления, как полярные сияния, магнит­ ные бури и т. д. При космических полетах они представляют опас­ ность для жизни людей и работы электронного оборудования, осо­ бенно полупроводниковых устройств.

Состав атмосферы. Атмосферный воздух содержит по объему 78% молекулярного азота N2 (молекулярный вес 44= 28,016) и 21% молекулярного кислорода О 2 (44= 32,00). Он содержит менее 1% аргона-Аг (44= 39,942) и углекислого газа С О 2 (М = 44,010). На до­ лю других газов, таких, как неон, гелий, водород и т. д., приходится меньше 0,005% по объему.

367

Благодаря перемешиванию атмосферными течениями, восходя­ щими и нисходящими потоками воздуха состав атмосферы до высо­ ты 90 км остается постоянным. Выше 90 км под действием коротко­ волнового ультрафиолетового излучения Солнца происходит рас­

щепление (диссоциация)

молекул кислорода и азота на атомы,

 

что

приводит к расслоению (стратификации)

атмосферы (рис. 13.1).

 

 

 

 

 

Среди газов, входящих в

 

 

 

состав

 

атмосферы,

шмеется

 

 

 

озон 0 3

(М = 48), который со­

 

 

 

держится на высоте

тримерно

 

 

 

от 10 до 55—60

км.

Озон силь­

 

 

 

но поглощает

солнечную

 

ра­

 

 

 

диацию, особенно ультрафио­

 

 

 

летовое

излучение

с длинами

 

 

 

волн короче Я = 0,29

мкм.

В ре­

 

 

 

зультате

этого

весьма

 

актив­

 

 

 

ное в биологическом

отноше­

 

 

 

нии

ультрафиолетовое

излуче­

 

 

 

ние Солнца почти не достигает

 

 

 

поверхности Земли.

Помимо

Рис. 13.1

 

 

ультрафиолетового

излучения,

 

км

озон

 

поглощает также

види­

 

 

мый

 

и

инфракрасный

свет,

У земной поверхности концентрация озона ничтожна, но над

 

по­

верхностью Земли выше

10

 

наблюдается

его увеличение,

осо­

бенно отчетливо выраженное выше 12-Э-15

км.

На высоте 204-25

км

 

 

имеется максимум содержания озона. Содержание озона увеличи­ вается с ростом географической широты и с наступлением весны.

В результате поглощения озоном солнечной энергии темпера­ тура атмосферы на этих высотах значительно повышается, т. е. слой озЬна является своего рода резервуаром тепла в атмосфере [45].

В тропосфере содержится более 90% атмосферного водяного пе­ ра, что составляет 0,34-0,4% массы воздуха в этой области. Количе­ ство водяного пара, которое обычно характеризуется давлением (упругостью), увеличивается с повышением температуры воздуха: оно максимально на экваторе и убывает с высотой, так как темпера­ тура воздуха уменьшается с высотой. На континентах в летнее вре­ мя наблюдается суточный ход влажности с двумя максимумами в

94-10 ч и в 204-21 ч.

Строение и температура атмосферы. Нижний слой атмосферы — тропосфера является тонким по сравнению с общей протяженно­ стью всей атмосферы. Однако в ней сосредоточена основная масса всей атмосферы (около 3Д) и почти весь водяной пар. Верхняя гра­ ница располагается на высотах от 7 до 18 км в зависимости от гео­ графической широты, времени года и свойств земной поверхности. В тропосфере происходит резко выраженное перемешивание возду­ ха по вертикали и теплообмен с земной поверхностью, свойства ко­ торой оказывают существенное влияние на электрические пара­ метры тропосферы.

368

Выше тропосферы расположен ряд слоев (сфер), наименование и средние высоты которых приведены в табл. 13.1.

 

 

 

 

 

 

Основные слои атмосферы

 

Т а б л и ц а

13.1

 

Слой

 

 

 

Средняя высота,

 

 

 

Средняя высота, км

Переходный слой

км

Тропосфера

 

 

 

0 : 10

 

Тропопауза

 

Ю н-11

 

Стратосфера

 

 

11-:-50

 

Стратопауза

 

50 : 55

 

іМезэсфера

 

 

 

55 : 80

 

Ме'опауза

 

80 : 85

 

Термосфера

 

 

 

85 : 500

Термопауза

 

 

 

Экзосфера

 

 

Выше 500

 

 

 

 

Температура

 

атмосферы

 

 

 

 

изменяется с высотой по слож­

 

 

 

 

ному закону. Ьа рис. 13.2 по­

 

 

 

 

казано среднее

распределение

 

 

 

 

температуры по высоте [45].

 

 

 

 

В

тропосфере температура

 

 

 

 

воздуха

понижается

с высотой

 

 

 

 

в среднем на 6° на 1

км

подъе­

 

 

 

 

ма вплоть до верхней границы .

 

 

 

тропосферы, где она составля­

 

 

 

 

ет примерно

200° К

 

(—30° С ).

'г30'

 

 

 

Это происходит потому, что ос- .

gg

 

 

 

новной поток солнечной энер-

 

 

 

 

гии

поглощается

земной

по

во

 

 

 

верхностью, которая, испуская

м

 

 

 

тепловые лучи,

нагревает

воз-

 

 

 

 

дух. При этом слои, прилегаю-

 

 

 

 

щие к земной поверхности, на­

 

 

 

 

греваются сильнее.

 

 

 

 

8

 

 

 

В

стратосфере температура

?3

 

 

 

воздуха

возрастает с

высотой,

 

 

 

 

достигая

значений

270-н290° К

 

 

 

 

(0-э20°С). Это

происходит

Рис. 13.2км

 

 

вследствие поглощения озоном

 

 

солнечной энергии.

Вторичное

высотах выше 85

 

происходит

возрастание

температуры

на

 

вследствие поглощения солнечной радиации при образовании иони­ зированной области. Температура растет с высотой непрерывно

369

Смотрите также файлы