Главная | Обратная связь

Виды атмосферной рефракции

Из (12.1) и параметров нормальной тропосферы следует, что вблизи земной поверхности

. (12.8)

1. Отрицательная рефракция (рис. 12.4а). Соответствует случаю . Согласно (12.5), при этом r < 0, т. е. траектория волны направлена вы­пуклостью вниз. Из (12.8) следует, что такой вид рефракции возможен при , . Наблюдается в континентальных районах с умеренным клима­том, осенью и весной во время утренних туманов. Наземная связь ухудшается по сравнению с нормальной.

2. Положительная рефракция: , следовательно, r > 0, т. е. траектория радиолуча обращена выпуклостью вверх. Различают следующие частные случаи:

а) нормальная рефракция (рис. 12.4б): , , следовательно, = -4×10^-8 м^-1, R_экв = 8500 км, r = 25000 км, k = 4/3. Наиболее распространённый вид положительной рефракции. Чаще наблюдается в дневные ча­сы;

б) повышенная рефракция (рис. 12.4в): , , 8500 км < R_экв < ¥, - 15,7×10^-8 м^-1 < < - 4×10^-8 м^-1. Наблюдается в континентальных районах средних широт в вечерние, ночные и утренние часы летом вследствие тем­пературных инверсий и резкого уменьшения влажности с высотой;

в) критическая рефракция (рис. 12.4г). Радиолуч движется параллельно поверхности Земли на постоянной высоте. R_экв = ¥ , r = R_З, т. е. должно быть = -15,7×10^-8 м^-1. Условия возникновения - как и для пункта б);

г) пониженная рефракция (рис. 12.4д): , , R_З < R_экв < 8500 км, -4×10^-8 м^-1 < < 0. Температура с высотой убывает быстрее, а влажность - медленнее, чем при нормальной рефракции. Обычно наблюдается в пасмурную, дождливую погоду. Дальность радиосвязи меньше, чем при нормальной рефракции.

3. Сверхрефракция (волноводная рефракция) (рис. 12.4е): , , < -- 1/R_экв, r < R_З, R_экв < 0. В этом случае волна, отразившись от области высокого градиента, достигает поверхности Земли, отражается от нее, снова преломляется в тропосфере и т. д., так появляется тропосферный волновод. Условия появления: резкое понижение n с высотой обычно вследствие температурной инверсии как вблизи поверхности, так и на вы­сотах 2 - 3 км. Поскольку температурные инверсии наблюдаются нерегулярно, можно прог­нозировать только вероятность появления волновода в определённом районе в определённое время. Появление сверхрефракции над значительным участком земной поверхности способствует дальнему распространению дм и см волн. Вертикальный размер атмосферного волновода >> длины волны, которая может быть им захвачена. Максимальная длина волны, которая еще может быть захвачена волноводом с вертикальным размером h₀, определяется соотношением /1/

l_max = , м.

Например, над поверхностью моря » 0,1, тогда l_max » 8,5×10^-4h₀^3/2 и предельные длины захватываемых волн для некоторых h₀ следующие:

Необходимая для сверхрефракции температурная инверсия может одновременно иметь место как в приземном слое, так и в слоях на некоторой высоте, и тогда возникают условия возникновения приподнятого волновода, в котором захва­ченная волна распространяется, отражаясь от верхнего и нижнего инверсионных слоев. Возможно одновременное существование и приземного, и приподнятого волново­дов. Исследования показывают, что приподнятые инверсионные слои появляются на высо­тах от 5 до 3000 м. Толщина таких слоев от нескольких м до 100 м. Перепад Dn составляет » 5×10^-5. В таких условиях коэффициент отражения имеет достаточную вели­чину только для самых пологих волн (обычно угол возвышения луча не должен превышать 0,5⁰) и при малой толщине слоя в масштабах l. Путем отражения от таких слоев возможно распространение радиоволн на расстояния до 200 - 400 км. Ре­гулярная связь невозможна ввиду непостоянства слоев. Часто возникают условия многолучевого распространения, когда в точку приема приходят волны, отра­женные от верхнего слоя, а также отраженные от нижнего слоя или от земной поверхности. Поскольку атмосферные слои движутся, длина пути интерференционных лучей будет непрерывно меняться, что приводит к быстрым колебаниям напряжённости принимаемого сигнала.