| ые потери, возникают только при распространении сантиметровых и более коротких волн. Эти токи вызывают не только тепловые потери, но являются источниками вторичного рассеянного излучения, ослабляющего прямой сигнал. Плотность потока рассеянной энергии обратно пропорциональна Л4, если размер рассеивающей частицы d<Л, и не зависит от Л, если d " Л (см. Рассеяние света). Практически через область сильного дождя или тумана волны с Л<3 см распространяться не могут. Волны короче 1,5 см, помимо этого, испытывают резонансное поглощение в водяных парах (Л = 1,5 см; 1,35 см; 0,75 см; 0,5 см; 0,25 см) и кислороде (Л = 0,5 см и 0,25 см). Энергия распространяющейся волны расходуется в этом случае на ионизацию или возбуждение атомов и молекул. Между резонансными линиями имеются области малого поглощения.
[21342-13.jpg]
Рис. 10. Схематическое изображение линий радиосвязи, использующей рассеяние радиоволн на неоднородностях тропосферы.
Распространение радиоволн в ионосфере. В ионосфере - многокомпонентной плазме, находящейся в магнитном поле Земли, механизм Р. р. сложнее, чем в тропосфере. Под действием радиоволны в ионосфере могут возникать как вынужденные колебания электронов и ионов, так и различные виды коллективных собственных колебаний (плазменные колебания). В зависимости от частоты радиоволны w осн. роль играют те или другие из них и поэтому электрические свойства ионосферы различны для различных диапазонов радиоволн. При высокой частоте w в Р. р. принимают участие только электроны, собственная частота колебаний к-рых (Ленгмюровская частота) равна:
[21342-14.jpg]
где е - заряд, т - масса, N - концентрация электронов. Вынужденные колебания свободных электронов ионосферы, в отличие от электронов тропосферы, тесно связанных с атомами, отстают от электрич. поля высокочастотной волны по фазе почти на 2 Пи.
[21342-15.jpg]
Рис. 11. Смещение электронов ионосферы под действием поля волны Е приводит к появлению дополнительного поля дельта Е.
Такое смещение электронов усиливает поле Е волны в ионосфере (рис. 11). Поэтому диэлектрич. проницаемость е, равная отношению напряжённости внешнего поля к напряжённости поля внутри среды, оказывается для ионосферы < 1 :е = = 1 - w2o /w2. Учёт столкновений электронов с атомами и ионами даёт более точные формулы для е и о ионосферы:
[21342-16.jpg]
где v - число столкновений в секунду. Для высоких частот, начиная с коротких волн, в большей части ионосферы справедливо соотношение: w2>>v2 и показатели преломления п и поглощения и равны:
[21342-17.jpg]
С увеличением частоты и уменьшается, а п растёт, приближаясь к 1. Т. к. n<1, фазовая скорость распространения волны vф = c/n > c. Скорость распространения энергии (групповая скорость волны) в ионосфере равна с . n и в соответствии с относительности теорией меньше с. Отражение радиоволн.
[21342-18.jpg]
Рис. 12. Изменение концентрации N электронов в ионосфере с высотой; Е, F1, F2- слои ионосферы.
Для волны, у к-рой w < woп и v становятся мнимыми величинами, это означает, что такая волна не может распространяться в ионосфере. Поскольку концентрация электронов N и плазменная частота wo в ионосфере увеличиваются с высотой (рис. 12), то падающая волна, проникая в ионосферу, распространяется до такого уровня, при к-ром показатель преломления обращается в нуль. На этой высоте происходит полное отражение волны от слоя ионосферы. С увеличением частоты падающая волна всё глубже проникает в слой ионосферы. Макс. частота волны, к-рая отражается от слоя ионосферы при вертикальном падении, наз. критич. частотой слоя:
[21342-19.jpg]
Критич. частота слоя F2 (гл. максимум, рис. 12) изменяется в течение суток и от года к году приблизительно от 5 до 10 Мгц. Для воли с частотой w>wкр п всюду >0, т. е. волна проходит через слой, не отражаясь.
При наклонном падении волны на ионосферу макс. частота волны, возвращающейся на Землю, оказывается выше wкр. Радиоволна, падающая на ионосферу под углом фо, испытывая рефракцию, поворачивается к Земле на той высоте, где ф(z) = Пи /2. Условие отражения при наклонном падении имеет вид: n(z)=sin фо. Частоты волн, отражающихся от данной высоты при наклонном и вертикальном падении, связаны соотношением: wнакл = = wверт sec фo. Макс. частота волны, отражающейся от ионосферы при данном угле падения, т. е. для данной длины трассы, наз. максимальной применимой частотой (МПЧ).
Двойное лучепреломление. Существенное влияние на Р. р. оказывает магнитное поле Земли Но = = 0,5 э, пронизывающее ионосферу. В постоянном магнитном поле ионизированный газ становится анизотропной средой. Попадающая в ионосферу волна испытывает двойное лучепреломление, т. е. расщепляется на 2 волны, отличающиеся скоростью и направлением распространения, поглощением и поляризацией. В магнитном поле Нo на электрон, движущийся со скоростью V, действует Лоренца сила F = - [vНo], под действием к-рой электрон вращается с частотой еНo/mc (гироскопическая частота) вокруг силовых линий магнитного поля. Вс |
