4. Шумы теплового излучения Земли

Земля, как всякое нагретое тело, создает поток теплового радиоизлучения, некоторая часть которого через границу раздела Земля – воздух проникает в атмосферу, а остальная часть отражается обратно в толщу Земли.

В предположении однородности и изотермичности толщи Земли яркостная температура Земли излучения в атмосферу определяется выражением

(8.4.1)

где Т_З – термодинамическая температура Земли;

Ф – коэффициент отражения от границы раздела Земля – атмосфера для данной частоты, угла скольжения  для различных электрических параметров земной поверхности (рис. 8.5). Для гладкой земной поверхности значение Ф определяется формулами (6.2.5) и (6.2.6), пользуясь которыми можно получить зависимость Т_Я.З от угла скольжения  для различных электрических параметров земной поверхности.

Рис. 8.5. К пояснению излучения тепловой энергии Земли

Величина Т_Я.З уменьшается в области малых углов  из-за возрастания . При возрастании неоднородностей величина уменьшается, а в случае невыполнения условий Рэлея поле становится диффузным и . Следовательно, при диффузном отражении яркостная температура теплового радиоизлучения Земли приближается к ее термодинамической температуре, т. е. по своим свойствам земная поверхность приближается к абсолютно черному телу.

Кроме того, величина яркостной температуры зависит от формы диаграммы направленности приемной антенны и ориентации ее относительно Земли. Для уменьшения влияния теплового излучения земной поверхности необходимо уменьшить значения F (,) в той области, которая соответствует большим углам  и, следовательно, большим значениям Т_Я.З. Для уменьшения такого влияния осуществляют металлизацию земной поверхности под антенной, из-за малых тепловых потерь такого покрытия заметно снижается антенная температура.

4. . Шумы за счет поглощения в газах и гидрометеорах

Согласно закону Кирхгофа нерезонансное поглощение в газах и гидрометеорах должно вызывать также и тепловое излучение, причем тем больше, чем больше поглощение. Резонансное поглощение в газах сопровождается также спонтанным излучением в полосе поглощения.

Следовательно, газы и гидрометеоры являются источниками шумов, увеличивающих антенную температуру. В силу определенных геометрических размеров и особенностей размещения атмосферы вдоль поверхности земли, яркостная температура для газов зависит от частоты и угла места (рис. 8.6).

Яркостная темпера­тура также возникает за счет осадков, ве­личина которых оп­ределяется разме­рами капель термо­динамической темпе­ратурой, протяжен­ности полосы осад­ков и частоты. Из общей физики процесса очевидно, что при достаточно большой интенсивности дождя на высоких частотах, когда поглощение в дожде велико, величина яркостной температуры должна быть близка к его термодинамической температуре.

Кроме того, необходимо учитывать излучение ионосферы, излучение которой зависит от угла места D направления на прием (рис. 8.7). Как видно из рисунка наибольшее влияние этих шумов сосредоточено в диапазоне от 0,4 до 20-30 ГГц.

Лекция 8 (2 часа): «Помехи радиолиний»