Ослабление электромагнитных волн в атмосфере
Потеря энергии электромагнитных волн в атмосфере происходит засчет газов, аэрозолей и гидрометеоров.
При ослаблении энергии радиоволн отмечают два фактора:
1) поглощение (переход энергии электромагнитных волн в тепловую);
2) рассеивание радиоволн частицами облаков и осадков.
I. Поглощение в газах тропосферы отличается кислородом и водяным паром, а так же в частицах воды, льда, облаков и осадков. Поглощение носит избирательный резонансный характер; взаимодействуя с дипольными молекулами кислорода и воды, электромагнитные волны формируют вынужденные колебания молекул на определенных частотах.
Молекулы кислорода магнитно взаимодействуют с полем радиоволн, а молекулы водяного пара – электрически, т.е. взаимодействие осуществляется магнитными и электрическими составляющими электромагнитной волны.
Поглощение происходит квантами (порциями), поэтому оно избирательно и различно для разных длин волн.
Количественные данные о поглощении могут быть получены при помощи формул квантовой механики.
Количественные характеристики поглощения
и рассеяния частицами облаков и осадков
получены в результате решения
электродинамической задачи о дифракции
радиоволн на отдельных частицах, имеющих
форму шара. Для расчета полного ослабления
при распространении радиоволн вводится
интегральный коэффициент ослабления
,
который равен сумме ослаблений в газах,
облаках и осадках.
(1)
1) ослабление радиоволн в газах на трассе от 0 до r;
2) ослабление радиоволн в облаках без осадков, где r1-r2 – протяженность облака;
3) ослабление радиоволн в осадках, где r3-r4 – протяженность зоны осадков.
Ослабление в газах – сильное ослабление атмосферой в радиодиапазоне наблюдается кислородом и водяным паром, т.к. длины радиоволн больше размеров соответствующих молекул. В этом случае эффект рассеяния незначительный, и им можно пренебречь.
Основным фактором ослабления является электромагнитных волн.
С понижением температуры растут поглощающие свойства кислорода. При температуре -400C поглощающие свойства кислорода больше на 70-80%, по сравнению с +200C. Аналогично отмечается рост поглощения при падении температуры атмосферы, содержащей водяной пар. При температуре равной -400C ослабляющие свойства водяного пара на 20-40% больше, чем при температуре +200C. Рост удельной влажности приводит к росту поглощения
(2),
где N – концентрация
молекул кислорода, T – температура
молекул кислорода, 
– ширина линии поглощения кислорода,
- коэффициент ослабления.
Концентрация молекул кислорода примерно равно плотности воздуха:
Ширина линии поглощения определяется эффектами соударения и кинетической энергии. Исходя из кинетической теории газов:
(3)
(4) - коэффициент ослабления кислородом.
Определение ослабления (коэффициента)
кислородом на некоторой высоте (H)
некоторую функцию 
,
которая зависит от h:
(5)
(6) - коэффициент ослабления кислородом
– коэффициент ослаблений кислородом
на высоте H=0, и
тогда:
(7),
где 
– эквивалентная длина поглощения.