ЭД / Новая папка (2) / PDF / ЛК 8_ТЭД_и_РРВ_ч_2

ЭД и РРВ (ЛК 8)

ВЛИЯНИЕ ТРОПОСФЕРЫ НА УСЛОВИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗЕМНЫХ ВОЛН

∙общие свойства тропосферы;

∙электрические свойства тропосферы;

∙рефракция радиоволн в тропосфере;

∙виды рефракции в тропосфере.

ЭД и РРВ (ЛК 8) Общие свойства тропосферы

ЭД и РРВ (ЛК 8) Общие свойства тропосферы

Тропосфера ― самая нижняя область атмосферы, расположенная непосред- ственно над поверхностью Земли и простирающаяся до высот 8...10 км в по-

лярных широтах, до высот 10...12 км в средних широтах и до высот 16...18 км в тропиках.

Тропосфера содержит до 90 % всей массы земного воздуха и 9/10 всего водя- ного пара. Здесь сильно развита турбулентность, особенно в приповерхност- ных и наиболее высоких слоях, развиваются облака, формируются циклоны и антициклоны. Благодаря нагреванию парниковых газов (углекислый газ, ме- тан, водяной пар) отражёнными от поверхности Земли солнечными лучами развивается парниковый эффект. С парниковым эффектом связано понижение температуры воздуха в тропосфере с высотой. Средний вертикальный гради- ент составляет 0,65°/100 м. С ростом высоты падает и давление воздуха, со- ставляя у верхней границы тропосферы лишь 12-20% от приповерхностного.

Отметим, что все приведенные характеристики тропосферы: химический со-

став, температура, влажность, давление оказывают влияние на распро-

странение радиоволн.

ЭД и РРВ (ЛК 8) Электрические свойства тропосферы

Электрические свойства атмосферы, как и любой среды, характеризуются ди- электрической проницаемостью, магнитной проницаемостью и удельной про- водимостью. Магнитная проницаемость атмосферы с достаточно высокой сте- пенью точности принимается величиной постоянной и равной магнит- ной проницаемости вакуума. Остальные два параметра испытывают значи- тельные изменения в зависимости от положения точки наблюдения, времени, солнечной активности, частоты распространяющейся волны и т.д.

Относительная диэлектрическая проницаемость тропосферы

где p ― давление газа, мБар; e ― абсолютная влажность воздуха, т.е. давле- ние водяных паров, мБар; T ― температура, К.

ЭД и РРВ (ЛК 8) Электрические свойства тропосферы

Коэффициент преломления тропосферы. Сильное влияние на коэффициент преломления тропосферы nт оказывают водяные пары. Так как значения nт

весьма мало отличаются от единицы у поверхности Земли и лежат в пределах 1,00025...1,00046, то оперировать такими значе- ниями не всегда удобно, поэтому для удобства был

введен индекс коэффициента преломления тро-

посферы, показывающий насколько миллионных

долей коэффициент преломления отличается от единицы.

Численные значения индекса коэффициента пре- ломления называются N-единицами.

Зависимость N от высоты h в условиях «нормаль- ной» тропосферы (N = 325 у поверхности земли).

ЭД и РРВ (ЛК 8) Электрические свойства тропосферы

На распространение радиоволн сильное влияние оказывают локальные неод-

нородности диэлектрической проницаемости тропосферы, которые возни-

кают из-за локального скопления паров воды и разного рода газов.

Слоистые неоднородности (в большинстве случаев облака) представляют собой горизонтальные образования, размеры которых заметно превышают вертикальные. Толщина слоев характеризуется величинами от десятых долей метра до нескольких сотен метров, а их горизонтальные размеры изменяются от десятков метров до десятков километров и более. Число и интенсивность слоев с увеличением высоты над земной поверхностью уменьшаются.

Неоднородности турбулентного характера имеют соизмеримые размеры во всех направлениях. Из-за малых сил вязкости движение атмосферного газа практически всегда турбулентное, так что неоднородности такого типа всегда существуют в тропосфере при любых метеоусловиях. Размеры неоднородно- стей турбулентного происхождения определяются размерами (масштабами) элементарных вихрей и ограничиваются размерами от нескольких миллимет- ров до нескольких десятков метров.

ЭД и РРВ (ЛК 8) Рефракция радиоволн в тропосфере

Причиной рефракции радиоволн является изменение относительной

диэлектрической проницаемости воздуха εт с высотой. В основе

рефракции лежит явление прелом- ление радиоволн на границе разде- ла двух сред с различными коэф- фициентами преломления.

ЭД и РРВ (ЛК 8) Виды рефракции в тропосфере

g > 0

1g = 0

g = -810-8 1/м

g = -31,4 10-8 1/м 2 g < -31,4 10-8 1/м

3

rЗ = 6370 км

1 – отрицательная рефракция;

2 – положительная рефракция;

3 – сверхрефракция

g = dεт dh ¾ вертикальный градиент диэлектрической проницаемости воз- духа у земной поверхности ( g < 0).

ЭД и РРВ (ЛК 8) Виды рефракции в тропосфере

В зависимости от значений g различают следующие виды рефракции радиоволн в тропосфере:

∙отрицательная рефракция (субрефракция), при которой g > 0;

∙положительная рефракция, при которой g < 0;

частными случаями положительной рефракции являются:

−нормальная (стандартная) рефракция g = -8×10−8 , 1м;

−повышенная рефракция g < -8×10−8 , 1м ;

−критическая рефракция g < -31,4 ×10−8, 1м , то есть траектория электро- магнитной волны концентрична земной поверхности;

∙ сверхрефракция g < -31,4 ×10−8, 1м (распространение радиоволн при сверх-

рефракции называют волноводным, так как оно происходит в пределах тропосферного волновода).