Распространение радиоволн в тропосфере, страница 11

      Поглощение в тропосфере может быть вызвано четырьмя факторами: поглощением в капельных образованьях или гидрометеорах, под которыми подразумевают дождь, град, снег, туман; молекулярном поглощением; рассеянием на молекулах или их агрегатах, в частности, в условиях дымки; поглощением в твердых частицах.

      Физическая причина поглощения в гидрометеорах заключается в том, что в капельных образованьях наводятся токи смещения, величина которых прямо пропорциональна частоте. Поэтому потери в гидрометеорах имеют характер высокочастотных диэлектрических потерь.

Радиоволны короче 1,5 см способны поглощаться непосредственно молекулами газов. Такого рода поглощение называется молекулярным. В этом случае энергия волны расходуется на нагревание вещества, возбуждение молекул и атомов, на фотохимические процессы и т. д. Взаимодействуя с волной, атомы и молекулы газа переходят из состояния с меньшей энергией в состояние с большей энергией. При этом в атомах внешние электроны переходят на более высокие энергетические уровни, на что расходуются кванты энергии волны. Такой переход может произойти на строго определенных  частотах, как следует из самого определения кванта. Поэтому поглощение волны атомами носит резонансный характер, т. е.  поглощение резко возрастает на определенных частотах, называемых резонансными. В диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн известны следующие резонансные длины поглощаемых волн: l = 0,5 см - поглощение в парах воды, l = 0,5 см - поглощение в 0₂ , l = 0,25 см - поглощение в 0₂, l = 1,5 мм - поглощение в парах воды, l = 0,75 мм - поглощение в парах воды.

       Промежутки между пиками поглощения называются окнами прозрачности.

         В оптическом диапазоне резонансные частоты следуют так часто, что образуют сплошные области поглощения. Следует заметить, что диапазон видимого света находится как раз в одном из окон прозрачности (0,4 - 0,75 мкм).

         Поглощение молекулами в отличии от атомов дополняется расходом энергии волны на колебание атомов и вращение молекул. Поглощение в дымке и твердых частицах намного меньше, чем в осадках и при молекулярном поглощении, поэтому из рассмотрения они опущены.

       В заключение можно добавить, что поглощение в гидрометеорах и молекулярное поглощение может достигать десятков  на  частотах в десятки ГГц и сотен на частотах субмиллиметрового, миллиметрового и оптического диапазонов, что в настоящее время по-прежнему остается серьезной проблемой использования этих частот для радиосвязи в пределах земной атмосферы. В то же время все ограничения на применение указанных выше частот снимаются, если радиосвязь ведется между космическими объектами за пределами атмосферы Земли.

Вопросы для самопроверки

1.  Как связаны физические параметры тропосферы (т, р, е) с коэффициентом преломления тропосферы? 2.  Что называется нормальной тропосферой? 3.  Что называется индексом преломления? 4.  От чего зависит кривизна луча в тропосфере? 5.  Нарисовать траектории волны в тропосфере, соответствующие нормальной, критической рефракции и сверхрефракции. 6.   Как учитывается тропосферная рефракция в расчетах поля земных волн? 7.  Какова природа мелких неоднородностей в тропосфере? 8.  Перечислить параметры, характеризующие замирания радиоволн на линиях тропосферной связи. 9.  Объяснить сущность методов разнесенного приема. 10.Объяснить, какие существуют механизмы поглощения в тропосфере.