6.4.3. Еквівалентний радіус Землі

Розрахунки напруженості поля радіохвиль найпростіші тоді, коли хвилі поширюються вздовж прямолінійних траєкторій. При цьому як розрахункові використовують інтерференційні формули типу (6.31). Для того, щоб ці ж формули можна було використовувати для криволінійних траєкторій, що визначаються умовами рефракції, англійські учені Скіллінг, Берроуз і Феррелл у 1933 р. запропонували в розрахунках враховувати не геометричний a₀, а еквівалентний a_е радіус Землі. Значення еквівалентного радіуса Землі визначається з умови збереження постійності відносної кривизни між траєкторією хвилі і поверхнею Землі як в дійсних умовах, так і в запропонованій еквівалентній схемі поширення радіохвиль. В еквівалентних умовах траєкторія поширення хвилі повинна залишатися прямолінійною, тобто радіус її кривизни _е=. При цьому рівняння постійності відносних різниць між  і a₀, _е і a_е записується так

,

звідки еквівалентний радіус Землі можна визначити формулою

. (6.58)

З урахуванням (6.57) еквівалентний радіус Землі (6.58) визначається так:

. (6.59)

При нормальній тропосферній рефракції, . Враховуючи, що a₀6370 км з (6.59), визначаємо коефіцієнт пропорційності k між радіусами a_е й a₀

. (6.60)

Введення в розрахунки еквівалентного радіусу Землі дозволяє використовувати всі формули, що наведені в розділі 4, замінивши в них a₀ на a_е. Наприклад, при врахуванні виду тропосферної рефракції відстань прямої видимості (6.23) визначається співвідношенням, що враховує (6.60)

. (6.61)

Для нормальної тропосфери на підставі (6.61) і (6.60)

.

Вплив стратосфери на умови поширення радіохвиль аналогічний тропосферному, але проявляється в меншій мірі.

6.4.4. Види тропосферної рефракції

Крива 1, яка зображена на рис. 6.13, свідчить про те, що зміни показника заломлення N з висотою не є монотонною залежністю. На окремих ділянках кривої при збільшенні висоти показник N знижується, на інших – зростає. Тому градієнт може бути як від'ємним, так і додатним. У зв'язку з цим розрізняють:

- від'ємну тропосферну рефракцію, при якій >0;

- додатну тропосферну рефракцію, при якій <0.

При від'ємній рефракції радіус кривизни променя (6.57) <0, еквівалентний радіус Землі (6.55) a_е<a₀. У цьому випадку криволінійна траєкторія руху хвилі звернута опуклістю донизу, радіохвиля віддаляється від Землі і напруженість поля хвилі, що визначається співвідношенням (6.32) з урахуванням (6.34) і (6.37), знижується. При додатній рефракції >0 і траєкторія руху хвилі звернута опуклістю вгору. Додатна рефракція, в залежності від градієнту та кривизни траєкторії радіохвилі, в свою чергу поділяється на понижену, нормальну, підвищену, критичну й надрефракцію. Залежність виду рефракції від ряду ознак ілюструється даними табл. 6.3. При критичній рефракції радіус кривизни променя  дорівнює радіусу Землі a₀, а еквівалентний радіус Землі a_е дорівнює нескінченності. Можливі випадки надрефракції, коли радіус кривизни променя <a₀. При цьому еквівалентний радіус Землі є від'ємним a₀<0, а відповідна йому поверхня стає увігнутою. Під час надрефракції спостерігається багаторазове відбиття радіохвилі від земної поверхні й тропосфери. Утворюється своєрідний тропосферний хвилевід та з'являються умови для дальнього поширення дециметрових й більш коротких хвиль. Ефектом надрефракції пояснюються такі явища природи як міражі.