ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Условия возникновения явления сверхрефракции из "Распространение радиоволн Издание 4 " Рассмотрим, прежде всего, какие метеорологические условия благоприятствуют возникновению сверхрефракции. Для этого продифференцируем выражение (3.4) длл индекса преломления по высоте /г согласно правилу дифференцирования сложных функций. [c.137] При сжатии воздушных масс, приподнятая температурная инверсия возникает вследствие выделения тепла в процессе сжатия. [c.139] Лучевая трактовка процессов распространения радиоволн в условиях сверхрефракции может дать только весьма общую, качественную картину происходящих при этом явлений. Схема, отображающая лучевую трактовку, показана на рис. 3.10. [c.139] Аналогия между диэлектрическим и тропосферным волноводами имеет еще более глубокий характер. Так же, как и в диэлектрических, в тропосферных волноводах могут распространяться только те волны, длина которых не превышает критического значения Якр. [c.140] Рассмотренные в параграфе 2.8 дифракционные формулы показывают, что абсолютное значение множителя ослабления резко убывает с расстоянием по мере укорочения длины волны. Поэтому дальность дифракционного распространения ультракоротких волн лишь незначительно превышает расстояние прямой видимости. Зависимость множителя ослабления от расстояния для четырех значений излучаемой частоты показана пунктирными линиями на рис. 3.11. Изхо- да кривых ясно, что радиоволна длиной в 1 см (1=30 Ггц) практически не испытывает дифракции вокруг выпуклости земного шара. [c.141] Кривые построены в предположении, что передающая и приемная антенны расположены на высотах Л1 = Л2=10 л . [c.141] Наличие замираний указывает на то, что наблюдаемые на больших расстояниях поля создаются не земными волнами, а каким-то новым механизмом распространения, связанным с процессами в тропосфере. Возникновение замираний естественно связать с существующими в тропосфере флуктуационными процессами. [c.142] Ряд нздав на известных фактов, к которым относятся явления мерцания звезд, явление дрожания предметов при наблюдении их сквозь слой воздуха, прилегающий к нагретой солнечными лучами поверхности Земли, наблюдения за формой клубящегося дыма, выходящего из высоких фабричных труб, а также более поздние наблюдения за следами конденсации выхлопных газов, оставляемых на небе высоко летящими самолетами, указывает на то, что в тропосфере имеют место беспорядочные, вихревые, так называемые турбулентные движения воздушных масс. Само явление неупорядоченного движения частиц газа носит название турбулентности. Влияние турбулентности на зависимость индекса преломления от высоты ясно обнаруживается на профилях, автоматически снимаемых при помощи упоминавшихся выше радиорефрактометров. Образец подобной записи показан на рис. 3.13. Мелкие зубчики, наложенные на основной ход зависимости индекса N от высоты, характеризуют локальные неоднородности коэффициента преломления тропосферы, порожденные турбулентным движением воздуха. [c.142] Для турбулентного движения характерны отсутствие необратимых потерь энергии при распадении крупных вихрей на более мелкие и разрушение самых малых вихрей (размера Ье) силами вязкости. [c.143] Диэлектрическую проницаемость тропосферы в точке, определяемой радиус-вектором г, можно представить выражением е(г, ) = г+Аг(т, (), где е —среднее относительное значение диэлектрической проницаемости, Де — флуктуация, т. е. отклонение от среднего значения вследствие вихревого движения воздушных масс. [c.144] параметрами, характеризующими турбулентную тропосферу, являются интенсивность флуктуаций (Ае) и средний размер неоднородностей I. [c.145] Таким образом, происходяш1ие в тропосфере флуктуационные процессы можно с одинаковым успехом рассматривать, исходя как из функции корреляции, так и из представления об энергетическом спектре вихревого движения воздушных масс. [c.145] Рассмотрим одну из точек Q (см. рис. 3.16) внутри общего объема V тропосферы. Пусть эта точка находится на удалении Г1 от передающей антенны и на удалении гг — от приемной. Прямые AQ и QB образуют угол 0, называемый углом рассеяния. Необходимо иметь в виду, что для наглядности масштаб по вертикали на рис. 3.16 сильно растянут. Если длина трассы г составляет 300 км, то высота нижней точки 5 общего объема над поверхностью Земли имеет порядок 1 км, а высота верхней точки общего объема, которая еще вносит заметный вклад в поле в пункте приема, — порядка 10 км. Поэтому в первом приближении можно считать, что все точки общего объема находятся в пределах максимума диаграммы направленности антенны. [c.146] Обозначим через а удельную эффективную площадь рассеяния единицы объема, тропосферы с центром в точке Q, Напомним, что под эффективной площадью рассеяния тела понимают величину (имеющую размерность площади), которая, будучи умножена на плотность потока мощности первичного излучения (в месте расположения рассеивающего тела) и разделена на (где Гг — расстояние от рассеивающего тела до точки приема), дает плотность потока мощности рассеянного излучения в точке приема. Таким образом, произведение П а характеризует мощность вторич1ного излучения тела. Интенсивность рассеяния зависит от угла рассеяния О, поэтому удобно обозначить эффективную площадь рассеяния через а(0). Кроме того, поскольку речь идет об удельной площади рассеяния, размерность а(0) составляет м /м = /м. [c.147] Формула (3.14) показывает, что для расчета мощности, создаваемой приходящей волной в приемной антенне, необходимо знать а) конфигурацию общего объема V тропосферы, принимающего участие в создании рассеянного излучения, и б) выражение для удельной эффективной площади рассеяния. [c.147] Наиболее благоприятные для рассеяния радиоволн условия возникают в том случае, когда рассеянное излучение от нсточников расположенных на плоскости 1—У, совпадает по фазе с излучением, создаваемым источниками на плоскостях 2—2, 3—3 и т. д., т. е. [c.149] Формулы (3.17) и (3.17а) представляют собой известное кристаллографии условие Вульфа—Брэгга, которое наблюдается при дифракции рентгеновских лучей в кристаллических телах. [c.149] Величина Ь является, по существу, пространственным периодом повторения неоднородностей в тропосфере или, что то же, длиной волны механических колебаний, на которые раскладывается турбулентное движение ранее эта величина обозначалась через Л. Формулу (3.176) поэтому можно переписать в виде /С=2л/Л, м. [c.150] Таким образом, величина К, фигурирующая в условии Вульфа-Брэгга для процессов турбулентного рассеяния, совпадает с введенным выше волновым числом для механических колебаний. [c.150] Здесь а — угол между вектором Е и направлением на пункт приема. [c.150] Вернуться к основной статье