Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Геом, оптика распространения радиоволн в трёх-, мерно-неоднородной ионосфере подобна динамике час-, тнцы в медленно меняющемся потенциальном поле. В первом приближении вертикальная проенция лучевой траектории г(«) даётся ур-нием
і f QQ d«_______э<? р dr ,
л J аг Vq Qi JrYt=Qt w
Здесь г = R -f- z — расстояние от центра Земли, R — раднус Земли, s — расстояние вдоль земной поверх: ностн; е = (г2/Л2)е0(г,Ь,ф) — модифнциров. диэлекг трнч. проницаемость, a Q = @(0,<р) — медленно меняющаяся ф-ция географнч. координат, определяемая из условия сохранения аднаб?тнч. инварианта:
+
г
I=J^yz-Qdrfr=Cottst (2)
Г
(здесь Гу г*— точки поворота луча). Ф-лы (1) и (2) учитывают горизонтальную неоднородность ионосферы н позволяют проследить переход от скачкового механизма к волноводному распространению и обратно (рис. 2). Ф-ция Q = COS8P определяет! вертикальный угол прихода р для сначковых траекторий; для волио-водно-рикошетирующих траекторий Q > 1. Её максимум достигается на предельной рабочей частоте
/макс— Ne(rfl)-{-(ro/2)d/Ve(r0)/dr (ЗІ)
вырождающегося ионосферного волновода на уровне г = г0, определяемом из ур-ння
d/V,(ro)/dr-f(ro/3)rf*/Ve(ro)/dr*=0. (4Jr
Рис. 1. Пример рикошетирующих траекторий: / = 30МГц, Z0 ~ 150 км (тонкая черта — изолинии Ne).
/>км
Ряс. 2. Отрыв скачковых траекторий от Земли: / = 18 МГц,
P. = T-
Рис. 3. Структура траектории антиподного
Используя модели профиля электронной концент-рапии Ne(r) и изменения его узловых параметров [экстремумов Ne(r) и её вертикальных градиентов] в зависимости от координат 0, <р (т. и. экстремально-парамет-рнч. метод), можно получить из (4) — (4) явные ф-лы для всех характеристнв радиосигнала.
Усреднённые горизонтальные проекции лучей яв-дяютсн характеристиками двумерного ур-ния эйконала
(-?)• +-^r(V)* - ¦ <5)
определяющего глобальную картину траектория рас-цространення. Особенности поля лучей (1) — (5) (каустики и фокальные точки) указывают области макс. уровня сигнала. За счёт продольной фокусировии возникают дискретные зоиы повыш. напряжённости поля вдоль трассы. Поперечная фокусировка приводит к формированию фокальных пятен сложной структуры up и антиподном н кругосветном распространении (рис. 3). В окрестности каустик и точен их заострения можио ожидать аномально высокого уровня AC и КС-Лит.: Краснушкин П. E., Метод нормальных волн в применении к проблеме дальних радиосвязей, М., 1947; Ш л и-
о н с к и Й А. Г., Дальнее распространение радиоволн в ионосфере, М., 1979; его же. Радиоэхо с многосекундными задержками, «Радиотехника», 1989, № 11, с. 46; 1991, M 7, с. 42; Гуревич А. В., Цедиляна Е. E-, Сверхдальнее распространение коротких радиоволн, М., 1979; Баранок В. А., Карпенко А. Л., Попов А. Б., Приближенный метод оперативного расчета характеристик наклонного и возвратнонаклонного зондирования ионосферы, в кн.: Распространение де-каметровых радиоволн, М., 1982; Б ф и м у к С. М. и др., Влияние критических частот Fz-областй ионосферы на прием кругосветных сигналЬв, «Геомагнетизм и аэрономия», 1985, т. 25, JvTi 4, с. 681; Март и н ес Брунет Р., Попов А. В., Структура фокальных пятен на неоднородной сфере, «ДАН СССР», 1986, т. 289, Ml 5, с. 1079; Попов А. В., Ц е д и л и н а Е. E., Черкашин Ю. H., Новые методы расчета коротковолновых радиотрасс, в кн.: Электромагнитные я плазменные процессы от Солнца до ядра Земли, М., 1989.
А. В. Попов, Ю. Н. Черкашин, А. Г. Шлионский.
СВЕРХДЛЙННЫЕ ВОЛНЫ (СДВ) — электромагнитные волны очень низкой частоты (3—30 кГц), длины к-рых в вакууме лежат в интервале 400—10 км. Мощным естеств. источником радиоволн этого диапазона являются молниевые разряды. СДВ широко используются в системах радиосвязи, радионавигации и передачи сигналов эталонных частот и единого времени, а также в геофиз. исследованиях электрич. свойств Земли, земной ионосферы и магнитосферы Земли. Освоение диапазона СДВ и исследование закономерно-
\ ч
AVJA VVA TsJ s \Ч
V Ifs
s Ni Г7/У у у
S ' Sjb
WKKri
XYyVk ч
VXYY4 s \ Ni \д\ \\\v
AXYX ч
сигнала (а) и кругосветного сигнала (б).
стей распространения радиоволн очень низкой частоты было начато в нач. 20 в.
Характерной особенностью СДВ прн их распространения вокруг Земли является слабое затухание поля с удалением от излучателя в высокая его фазовая н амплитудная стабильность (по сравнению с радиоволнами более высокхх частот) прн регулярных н слу- . чайных вариацник свойств трассы распространения 42і
СВЕРХДЛИННЫЕ
СВЕРХЗВУКОВАЯ
(суточные н сезонные изменения ионосферы, сезонные изменения свойств земной поверхности, ионосферные возмущения, изменение метеорологич. условий И Т. Д.). Это н обусловливает применение СДВ в глобальных радиосистемах высокой точности н надёжности несмотря и а необходимость использования излучающих антенных систем больших размеров и более низкую скорость передачи информации, кроме того, радиоволны этого диапазона обладают большой глубиной проникновения в проводящие среды, что делает возможным их применение для связи с погружёнными в морскую воду я в толщу земли объектами (см. Распространение радиоволн).
