10. Напряжённость поля радиоволны, распространяющейся вдоль земной поверхности

Пусть в точке передачи на поверхности расположен вертикальный диполь. При распространении радиоволны вдоль неидеально проводящей поверхности часть энергии проникает в толщу Земли и там теряется. Уменьшение напряженности поля по сравнению с распространением над идеально проводящей поверхностью (9.3) учитывается введением множителя ослабления W, являющегося в общем случае комплексной функцией W = W(r, , , , ), причём W 1. Таким образом, амплитуда поля радиоволны над полупроводящей поверхностью определяется выражением

, (10.1)

получившим название «формула Шулейкина - Ван-дер-Поля».

Значения W, получаемые путём решения уравнений электродинамики, обычно представляют в виде графиков зависимости W() (рис. 10.1), где параметр

(10.2)

называется ­численным расстоянием. Для аналитического представления зависимости используют аппроксимирующую формулу

. (10.3)

Согласно (10.3), при небольших  |W|  1, при  >> 1 . Тогда из (10.1) следует, что при малых длинах трасс E ~ ; а при больших значениях r |W| ~ , следовательно, E ~ . Согласно (10.2), увеличение , , ' уменьшает , что ведёт к росту |W|, а значит, и поля в точке приёма.

Заметим, что приведенные выше зависимости |W| справедливы лишь до некоторого r_max, зависящего, в основном, от длины волны  (табл. 10.1).

10.1. "Взлетная" и "посадочная" площадки

Покажем, что в результате поглощения радиоволн земной толщей при прохождении трассы вдоль земной поверхности энергетический вклад первой зо­ны Френеля в принимаемый сигнал уменьшается. Существенный участок для распространения радиоволн вдоль поверхности идеально прово­дящей земли имеет форму эллипса с фокусами в точке излучения A и в точке приема B. В случае реальной земли электромагнитное поле будет убывать вследствие просачивания энергии в землю. Рассмотрим элементарные площадки dS₁ и dS₂ в плоскости S, перпендикулярной к поверхности (рис. 10.2). Сравним вклады в принимаемое поле вторичных источников на этих площадках. Согласно принци­пу Гюйгенса–Френеля, чем ближе площадка к прямой AB, тем больше ее вклад в поле в точке B. Но, по мере приближения к полупроводящей поверхности, возрастает поглощение ею радиоволн. Следовательно, вклад в принимаемое поле вторичных источников более высоко расположенных участков плоскости S может стать более существенным, т. е. вклад dS₂ может быть больше вклада участка dS₁. Это можно трактовать как отклонение траектории распространения волны от прямолинейной – её "выпячивание". При этом существенно повышается роль участков поверхности, непосредственно примыкающих к точкам приема и передачи, по сравнению со средними участками трассы. Ведь в формировании сигнала зонами Френеля высокого порядка участвуют как прямые, так и отраженные от поверхности под большим углом лучи, а последние создаются вторичными источниками, расположенными вблизи точек передачи и приема. Отсюда  обоснованность предложенных Л. И. Мандельштаммом названий этих областей: "взлетная" и "посадочная" площадки.