книги из ГПНТБ / Левитский, Г. Е. Распространение радиоволн

Г Л А В А П

Атмосфера и её влияние на распространение радиоволн

§I. Вводные замечания

•\

Впредыдущей главе, рассматривая распространение радиоволн в атмосфере над поверхностью земли,мы считали,что её электрические параметры совпадают с электрическими парамет­ рами свободного пространства.Такое представление оказывается возможным и целесообразным-, хотя оно и грубо,но все же прибли­ женно правильно отображает действительные свойства атмосферы

иодновременно с этим настолько просто,что позволяет довести

теоретические исследования распределения поля радиоволн в атмосфере в ряде случаев до приемлемых для практики результа­ тов;

Однако электрические свойства реальной атмосферы все же отличаются от свойств свободного пространства.Это различие как-то скажется на распространении радиоволн (распре­ делении их поля) в атмосфере,оно обусловит существование в поле радиоволн ряда явлений,которые, естественно,ранее не обнаружи­ вались.

Эти изменения в распределении поля радиоволн можно рассматривать как результат влияния атмосферы на рас- , пространение радиоволн. Они во иногих случаях оказываются существенными.

Глава П и будет посвящена изучению влияния атмо­ сферы на распространение радиоволн в ней.

Поскольку это влияние определяется отличием

электрических свойств реальной атмосферы от свойст'в свободно­ го пространства,то главу, естественно, начать с более подробного, чей это делалось ранее, рассмотрения электрических свойств атмосферы.

Ухе во введении указывалось,что в отношении электри­ ческих свойств атмосферу целесообразно разделить на три об­

ласти; тропосферу,стратосферу и ионосферу и рассматривать влияние’ каядой из этих областей раздельно.

Ясно, что раздельное рассмотрение приводив к определен­

ным ошибкам,однако они, как правило,незначительны,а упрощения, связанные с раздельным рассмотрением,велики.

§ 2. Строение и электрические свойства

тропосферы.

Напомним, что тропосферой называет нижний слой атмосферы

с верхней границей,находящейся на высоте 10-12 км над поверх­ ностью ^еили.

Тропосфера представляет собой смесь газов: кислорода,

азота,углекислого газа,паров воды и некоторых других,среднее значение плотности которых убывает с высотой.

Газы тропосферы нагреваются и охлаждаются "вѳнлей.что

1,00011 на верхней границе тропосферы. В среднем показатель преломления П в тропосфере изменяется линейно убывая с высо­ той со скоростью

ctn

Известно,что молекулы воды обладают электрическими мо­ ментами^ молекулы кислорода - магнитными. В результате взаимо­ действия этих молекул с электромагнитным полем, часть энергии, связанной с последним,переходят во внутримолекулярную энергию, наблюдаются потери электромагнитной энергии,они малы,зависят от длины волны и имеют практическое значение лишь- в коротковол­ новой части сантиметрового и миллимитровом диапазонах волн.

При наличии гидіюметеоров тропосфера превращается в среду с резко Еыракенной неоднородностью электрических параметров.Обусловлено это тем,что показатель преломления воды силано отличается от единицы,его значения колеблются от 4,6 до 9,3 в зависимости от температуры тропосферы и длины волны;для лвда

П= 1,35.

Вводе наблюдаются и тепловые потери электромагнитной

частью относительной комплексной проницаемости воды,меняющейся в диапазоне сантиметровых волн от 40 до 12. На более длинных волнах потерями энергии радиоволн в частицах гидронетеоров

моино пренебречь.

134

§ 3. Луч в среде с переменным значением показателя преломления

В этом параграфе изучим влияние неоднородности показа­ теля преломления на направление распространения радиоволн,Учиты­ вая то,что показатель преломления тропосферы имеет наибольшую скорость изменения в вертикальном направлении,а проводимость мала,будем рассматривать тропосферу как радиально симметричную идеальную диэлектрическую среду с медленным изменением показателя преломления.

Радиально симметричное распределение означает,что'

показатель преломления можно представить функцией аргумента

Z- расстояния от центра симметрии О ( центра"аѳмли ) распре­

деления /г до точки наблюдения. Очевидно, что при таком рас­

пределении на любой сферической поверхности с центром в О,

проведенной в тропосфере,показатель преломления будет величи­ ной постоянной.

Постановка задачи.

В идеальном диэлектрике с радиально симметричным рас­

будет уточнен позже ) .Требуется определить уравнение,описываю-

щее луч. ІЗо