Антенны и распространение радиоволн. Часть II. Распространение радиоволн. Дружин Г.И. - 8 стр.

                                                                   имеющим диэлектрическую проницаемость ε, близкую к единице.
                  2.2. Строение тропосферы                         Коэффициент преломления воздуха определяется уравнением:
             и распространение в ней радиоволн
                                                                                               n= ε .                        (2.7)
    В атмосфере электромагнитные волны могут распространяться          Для расчетов условий распространения обычно пользуются
в различных ее областях: тропосфере, стратосфере и ионосфере       индексом преломления, который связан с n следующим образом:
(рис. 10). Тропосферой называют нижнюю часть атмосферы, про-
стирающуюся от поверхности Земли до высоты ~15 км.                                         N = (n – 1) · 106.                (2.8)
                                                                       Поэтому, если вблизи поверхности Земли n = 1,000325, то
                                                                   N = 325.
                                                                       Для частот до 1 ТГц индекс преломления можно определить
                                                                   по формуле:
                                                                                               77 ,6
                                                                                          N=         ( p − 0 ,167 e),        (2.9)
                                                                                                T
          Рис. 10. Области атмосферы, в которых происходит         где p – полное атмосферное давление, мбар; e – абсолютная
                       распространение радиоволн                   влажность или давление водяных паров, мбар; T – температура в
                                                                   градусах Кельвина.
    Обычно в средних широтах верхняя граница тропосферы                В нормальной тропосфере индекс преломления практически
расположена на высоте 10 – 12 км, в полярных областях 8 – 10 км,   равномерно уменьшается с высотой примерно на 4 · 10–2 при подъ-
в тропиках 16 –18 км. Тропосфера состоит из азота (~ 4/5 ее объ-   еме на каждый метр. Это среднее состояние тропосферы, относи-
ема) и кислорода (1/5 объема). Состав других газов составляет      тельно которой могут наблюдаться значительные отклонения.
менее 1 %. С ростом высоты состав тропосферы практически не        В целом же тропосфера является неоднородной диэлектрической
меняется, а температура и давление падают. На верхней границе      средой, коэффициент преломления которой меняется с высотой.
тропосферы среднегодовая температура составляет в полярных         Электрические свойства тропосферы непрерывно изменяются
областях –55 ºС, в районе тропиков –80 ºС. Верхняя граница тро-    во времени за счет метеорологических условий, а также при обра-
посферы определяется по прекращению падения температуры.           зовании, исчезновении и перемещении в ней локальных неодно-
Падение температуры с высотой обусловлено прогреванием зем-        родностей. Метеорологические условия обычно меняются медлен-
ной поверхности и практическим отсутствием поглощения тепла        но, а локальные неоднородности достаточно быстро. Индекс
в воздухе от солнечных лучей. Земная поверхность хорошо про-       преломления в этих неоднородностях отличается от индекса пре-
гревает только нижние слои тропосферы, а с ростом высоты, не-      ломления в окружающем воздухе. Это приводит к рассеянию
смотря на то, что имеются восходящие и нисходящие потоки           и частичному отражению от них радиоволн.
воздуха, температура падает. В тропосфере сосредоточено более          Локальные неоднородности в тропосфере образуются за счет
4/5 всей массы воздуха. Среднее давление атмосферы у поверх-       непрерывных вихревых движений в воздухе, которые порождают
ности Земли составляет 1014 мбар, а на высоте 17 км всего          зерна неоднородностей, называемые глобулами. Имеются также и
90 мбар. В состав тропосферы входят и водяные пары, содержа-       слоистые неоднородности, которые возникают обычно у резко
ние которых падает с ростом высоты.                                очерченной границы облаков, на границе потоков теплых и холод-
    Тропосфера является практически чистым диэлектриком,           ных масс воздуха и в других условиях. Неоднородности могут

                                15                                                                 16