Распространение радиоволн в земной атмосфере. Преломление радиоволн. Общие определения. Траектория волны. Радиус кривизны траектории, страница 3

ектории (р — 00) и кривизны
воображаемой Земли радиусом а зм э•	Рис. 18.3
-1/р =             -1/00. Отсюда		(18.17)
азмэ = азм [(1 — азм / р).		(18.18)

При стандартной тропосферной рефракции согласно (18.18) а — 8500 км; а [а — 4/3.

ЗМ э                           змэ зм

Необходимо еще раз подчеркнуть, что концепция эквивалентного радиуса Земли справедлива только при р const, т.е. при распространении радиоволн в той области тропосферы, где наблюдается линейная зависимость En(h), При нелинейной зависимости Е ф) радиус кривизны траектории меняется от точки к точке и введение единого эквивалентного радиуса Земли невозможно.

В зависимости от метеорологических условий различают следующие типовые виды рефракции в тропосфере (рис. 18.4).

Отрицательная рефракция, или субрефракция (кривая 1), наблюдается при возрастании коэффициента преломления с увеличением высоты, т.е. при gT > 0 и а зм э< а зм. Это возможно при росте влажности воздуха с высотой, что, например, часто встречается в континентальных районах с умеренным климатом осенью и весной во время утренних приземных туманов.

Рис. 18.4

Отсутствие рефракции, т.е. прямолинейное распространение волны (кривая 2), возможно, когда = 0.

Положительная рефракция наблюдается при убывании коэффициента преломления с высотой, т.е. когда < 0, при этом а зм э> азм• Различают четыре частных случая положительной рефракции:

стандартная рефракция при —8 • 10-8 м- ¹ ; а 8500 км. Это наиболее распространенный вид рефракции, характерный для среднего состояния тропосферы. Часто наблюдается в дневные часы; повышенная рефракция (кривая З) при gT < —8 • 10-8 ма зм э> 8500 км. В континентальных районах средних широт она наиболее часто отмечается в вечерние, ночные и утренние часы летних месяцев за счет температурных инверсий (см. 17.2.1) и резкого уменьшения влажности с высотой; критическая рефракция (кривая 4) при gT - -31,4 • 10-8 м-1 азмэ= поскольку при этом градиенте р = а зм и волна движется параллельно земной поверхности на постоянной высоте, как над плоскостью. Условия возникновения критической рефракции те же, что и для повышенной рефракции; сверхрефракция, или волноводная рефракция (кривая 5), при < —31,4 • 10-8 м- ¹ • а змэ< 0. В этом случае радиус кривизны траектории р < а зм и волна, отразившись от области высокого градиента, достигает поверхности Земли, отражается от нее, снова преломляется и т. д., т.е. появляется тропосферный волновод. Из-за малой вероятности появления таких волноводов данное явление не используется для регулярной работы радиолиний.

18.1.4. Траектория радиоволн в ионосфере

Согласно 17.3.1 относительная диэлектрическая проницаемость ионосферы меняется в пределах толщи ионосферы по сложному закону, уменьшаясь с высотой во внутренней ионосфере и увеличиваясь — во внешней. При этом значение Е может изменяться в широких пределах в зависимости от состояния ионизации и частоты распространяющейся волны. В таких условиях искривление траектории может быть значительным. В соответствии с законом Е ф) во внутренней ионосФере траектории пригибаются к Земле, во внешней — уходят от нее.

Положительная рефракция во Метах внутренней ионосфере может стать такой, что волна, падающая на нижнюю границу ионосферы под углом (P0(h0) (рис. 18.5), возвратится обратно на Землю. Это явления обычно называют отражением от ионосферы.