6.1. Фазовый фронт.
Уравнение фазового фронта получим, приравняв константе выражение фазы (6.36)
,
Отсюда нетрудно получить
(6.40)
Из анализа уравнения (6.40) можно видеть, что в каждый фиксированный момент времени фазовый фронт – это горизонтальная плоскость. Поэтому волну называют плоской. С увеличением времени глубина z растет. Однако точное значение глубины z по фазовой кривой установить нельзя. По фазовой кривой магнитотеллурического зондирования можно лишь сугубо качественно установить характер геоэлектрического разреза – количество слоев, тип разреза и т.д.
6.2. Фазовая скорость.
Фазовой скоростью распространения электромагнитной волны называется скорость распространения ее фазового фронта. Чтобы найти ее, продифференцируем по времени выражение (6.40).
(6.41)
Из полученного выражения (6.41) можно видеть, что скорость распространения фазового фронта тем больше, чем больше сопротивление пород и чем короче период колебания Т (чем выше частота). Формально скорость плоской волны может расти неограниченно и даже превысить скорость света, если следовать уравнению (6.41). Отмеченное противоречие возникает из-за того, что мы ограничились квазистационарным приближением и пренебрегли токами смещения.
6.3. Глубина проникновения мт-поля.
Глубиной проникновения
плоской электромагнитной волны в нижнее
полупространство
называется расстояние по глубине, на
котором амплитуда поля уменьшается в
е
раз. Эту глубину принято называть
толщиной скин-слоя и обозначать величиной
.
Согласно (6.35)
амплитуда поля на глубине z
определяется выражением
.
Отсюда, приравняв к числу е
отношение
амплитуды поля на дневной поверхности
при
z=0
к полю на глубине
,
найдем
=
(6.42)
Прологарифмировав
(6.42), найдем
Отсюда
=
=
,
[м]. (6.43)
Можно видеть, что глубина проникновения электромагнитной волны (толщина скин-слоя hs) зависит от сопротивления горных пород и от частоты колебаний. С увеличением электропроводности глубина проникновения поля быстро уменьшается и в хороших проводниках (металлах) сокращается до бесконечно малой величины. Это объясняется увеличением тепловых потерь электромагнитной энергии с увеличением частоты поля и электропроводности среды. Таким образом, изучая изменение фазы и амплитуды поля с изменением частоты, можно судить об изменении электропроводности горных пород с глубиной. Чем ниже частота поля, тем больше толщина скин-слоя и тем больше глубина проникновения электромагнитной волны. На этом основан принцип частотного электромагнитного зондирования, применяемый в магнитотеллурике, наряду с другими методами электроразведки, использующими контролируемые (искусственные) источники поля.