Распространение радиоволн в земной атмосфере. Преломление радиоволн. Общие определения. Траектория волны. Радиус кривизны траектории, страница 4

Первое условие учитывает, что в результате рефракции угол падения должен достигнуть на какой-то высоте значения (P(h ) = 90⁰ . Согласно (18.9] Рис. 18.5 это возможно, если коэффициент преломления пифотр)

У нижней границы ионосферы по и первое условие принимает вид

               = sinwo(ho).                                                                              (18.19)

Подставляя в (18.19) выражение пи Е [см. (17.19)], находим электронную концентрацию (плотность), необходимую для отражения волны:

                Ne(lG) = f² сое [80,8.                                                      (18.20)

Второе условие учитывает сферичность Земли и налагает ограничения на радиус кривизны траектории р. Чтобы волна вернулась на Земто, необходимо в области поворота траектории выполнение неравенства р(/1отр) < (азм + h0TP).           (18.21)

Согласно (18.13) при (Р(/1отр) = 90' р(/1отр) = / И]. Из (17.19) находим dnldh и после подстановки получаем

                                              (18.22)

С учетом (18.22) из (18.21) находим величину градиента электронной плотности, необходимую для возвращения луча на Землю:

                                        (18.23)

Порядок величины этого градиента можно оценивать, взяв наиболее трудные условия: высокую частоту по условиям отражения Ё = 30 МГц, низкую высоту отражения отр = 200 км и пи(/ъ) 1. Подставляя эти значения в (18.23), при азм — 6370 км получаем dN /dh > , 10 ⁶ м-4 . Следовательно, для возвращения луча на Землю достаточно, чтобы в области ионосферы, где угол (P(h ) достигает 90 ⁰ , электронная плотность возрастала всего лишь на 4 эл/см³ при подъеме на 1 м. Такое условие всегда выполняется. Поэтому возможность отражения от ионосферы оценивается единственным условием (18.20).

Условие (18.23) важно в том отношении, что оно определяет знак градиента в области отражения. Поворот луча на Землю возможен только в тех участках ионосферы, где увеличивается с высотой. Возвращсние луча не может произойти непосредственно в области максимума электронной плотности и в любой части ионосферы, где Л^Г уменьшается с высотой.

Рассмотрим процесс отражения при вертикальном падении волны на ионосферу, когда согласно (18.13) при (P0(ho) = 0 траектория не искривляется. В то же время из (18.19) получаем, что условие отражения при вертикальном падении выполняется в области ионосферы, где пи (/G) = (hmp) = 0, т.е. там, где диэлектрическая проницаемость достигает нулевого значения, что согласно (18.20) будет иметь место в области, где электронная плотность

                  = Л ² [80,8,                                                           (18.24)

еслиЛ — частота волны, вертикально падающей на ионосферу. В ионосферной плазме относительная диэлектрическая проницаемость достигает значения Е 0 там, где частота распространяющейся волны о 2Ttf равна собственной частоте колебаний электронов о = (17.21). В данной области коэффициент распространения пи аи аи = 0, поэтому распространение волны с частотой о = о невозможно и происходит поворот траектории обратно на Землю.

В заключение определим электронную плотность, необходимую для отражения при учете сферичности Земли. Согласно (18.8) при no(ho) 1 угол (P(h) достигает 90 ⁰ на той высоте где пи(/1отр)

                                            +                          + Дугр)•

Учитывая, что а зм>>h и подставляя значение пи(/1отр) (18.19) находим

sin ² (110 )

1-

(18.25)