Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
. Распространение радиоволн в космических условиях.
260 За исключением планет я нх ближайших окрестностей,
б. ч. вещества во Вселенной ионизована. Параметры космич. плазмы меняются в широких пределах. Напр., концентрация электронов и ноиов вблизи орбиты Земли ~1—10 см “3, в ионосфере Юпитера ~108 см"3, в солнечной короне -IO8 см"3, в недрах звёзд^lO37 см-8. Из космич. пространства к Земле приходит широкий спектр эл.-маги. волн, к-рые на пути из космоса должны пройти через ионосферу и тропосферу. Через атмосферу Землн без заметного затухания распространяются волиы двух осн. частотных диапазонов: «радиоокно» соответствует диапазону от ионосферных крнтич. частот о)Кр до частот сильного поглощения аэрозолями и газами атмосферы (10 МГц — 20 ГГц), «оптич. окно» охватывает диапазон видимого н ИК-излучения (1—10° ТГц). Атмосфера также частично прозрачна в диапазоне НЧ (<300 кГц), где распространяются свистящие атмосфернки и магнитогидродннамич. волиы.
В космич. условиях источник радиоволн и их приёмник часто быстро движутся один относительно другого. В результате Доплера эффекта это приводит к измене^ нню о на Доі = kv, где о — относит, скорость. Пони-
Рис. І*. Траектории радиолучей с X = 5 м в солнечной короне.
женне частоты прн удалении корреспондентов (красное смещение) свойственно излучению удаляющихся от нас далёкнх галактик. Радиоволны в космич. плазме подвержены рефракции, связанной с неоднородностью среды (рис. 14). Напр., вследствие рефракции в атмосфере Землн источник радиоволн виден выше над горизонтом, чем в действительности. Для определения расстояния до пульсаров и при интерпретации результатов радиолокации Солнца н планет необходимо учитывать, что в космич. плазме Уф т* с.
Возможности радиосвязи с объектами, находящимися в космич. пространстве илн на др. планетах, разнообразны и связаны с наличием и строением нх атмосфер. Если космич. плазма находится в магн. поле (магнитосфера Юпитера, области солнечных пятен, магнитосферы пульсаров), то она является гиротропной средой, подобно земной ионосфере. Для всех планет с атмосферами общая трудность радиосвязи состоит в том, что прн входе космич. аппарата в плотные слои атмосферы вокруг него создаётся плотная плазменная оболочка, затрудняющая прохождение радиоволн. На планетах типа Меркурия и Луиы, практически не имеющих атмосферы и ионосферы, на Р. р. оказывает влияние только поверхность планеты. Из-за отсутствия отражения от ионосферы дальность связи вдоль поверхности такой планеты невелика (рис. 15) и может быть увеличена только при помощи ретрансляции через спутник.
Рис. 15. Зависимость дальности г радиосвязи на поверхности Луны от частоты ш/2л.
Распространение радиоволн разных диапазонов. Радиоволны очень низких (3—30 кГц) и низких (30— 300 кГц) частот огибают земную поверхность вследствие волноводного распространения н дифракции, сравнительно слабо пронннают в ионосферу и мало поглощаются
ею. Отличаются высокой фазовой стабильностью н способностью равномерно покрывать большие площади, включая полярные районы. Это обусловливает возможность нх использования для устойчивой дальней н сверхдальней радиосвязи н радионавигации, несмотря на высокий уровень атм. помех. Полоса частот от 150 до 300 кГц используется для радиовещания. Большое число геофиз. исследований выполняется путём наблюдений за сигналами естеств. происхождения, к-рые генерируются, иапр., молниевыми разрядами и частицами радиац. поясов Землн. Трудности применения этого частотного диапазона обусловлены громоздкостью антенных систем с высоким уровнем атм. помех, с относит, ограниченностью скорости передачи информации.
Средние волны (300—3000 кГц) днём распространяются вдоль поверхности Землн (земная, нлн прямая, волна). Отражённая от ионосферы волна практически отсутствует, т. к. волны сильно поглощаются в D-слое ионосферы. Ночью из-за отсутствия солнечного излучения D-слой исчезает, появляется ионосферная волна, отражённая от ?-слоя, н дальность приёма возрастает. Сложение прямой и отражённой волн влечёт за собой сильную изменчивость поля, поэтому ионосферная волна — источник помех для мн. служб, использующих распространение земной волны. Ср. волны применяются для радиовещания, радиотелеграфной н радиотелефонной связи, радионавигации.
Короткие волны (3—30 МГц) слабо поглощаются D- и ?-слоямн и отражаются от F-слоя, когда их частоты со < сймпч. В результате нх отражения от ионосферы возможна связь как на малых, так и на больших расстояниях при значительно меньшем уровне мощности передатчика и гораздо более простых антеннах, чем в более низкочастотных диапазонах. Этот диапазон применяется для радиотелефонной н радиотелеграфной евязн, радиовещания, а также для радиолюбительской связи. Особенность радиосвязи в этом диапазоне — наличие замираний (фединга) сигнала из-за изменений условий отражения от ионосферы н интерференц. эффектов. KB-линии связи подвержены влия-вию атм. помех. Ионосферные бури вызывают прерывание связи.
Для очень высоких частот и УКВ (30—1000 МГц) преобладает Р. р. внутри тропосферы и проникновение сквозь ионосферу. Роль земной волны падает. Поля помех в HЧ-части этого диапазона всё ещё могут определяться отражениями от ионосферы, и до частоты 60 МГц ионосферное рассеяние продолжает играть значит. роль. Все виды Р. р., за исключением тропосферного рассеяния, позволяют передавать сигналы с шириной полосы частот в неск. МГц. В этой части спектра возможно очень высокое качество звукового радиовещания при дальности 50—100 км. Радиовещание с частотной модуляцией работает на частотах вблизи 100 МГц.
