Распространение пространственных радиоволн

Радиоволны излучаются антенной и распространяются как вдоль земной поверхности (земные волны), так и вверх под различными углами к поверхности земли (пространственные волны).

Пространственная волна, попадая на ионосферу, меняет направление своего распространения. Это происходит потому, что более ионизированные слои имеют меньший показатель преломления среды, и радиоволны, преломляясь в сторону среды с большим показателем преломления возвращаются на Землю.

Пространственная волна, попадая на ионосферу преломляется тем сильнее, чем больше ионизирован ионосферный слой и чем меньше частота радиоволны.

Поскольку слои ионосферы имеют неодинаковую электронную концентрацию по высоте, угол преломления различен в каждой точке пути волны, и волна описывает плавную кривую при своем преломлении.

Условно путь волны от земли к ионосфере и обратно изображают в виде прямых.

Можно рассмотреть два крайних случая преломления волны в ионосфере. При постоянной величине ионизации можно найти такую максимальную частоту излучения, при которой волна, посланная вертикально вверх, отклонится к Земле. Эта частота называется критической частотой F_кр_..

Если частота излучения велика или ионизация недостаточна, волна, посланная в ионосферу под максимально острым углом относительно поверхности Земли, в силу недостаточного преломления не вернется к Земле.

РИС: Схема поясняющая преломление луча радиоволн в ионизированном слое:

1-4-границы элементарных слоев: а и б – точки входа и выхода луча радиоволны из ионизирующего слоя.

Отражающая способность слоя зависит от плотности ионизации, длины волны и от угла, под которым волны достигают слоя. Для слоя данной плотности ионизации отражение происходит тем лучше, чем больше угол падения волны на слой и чем длиннее волна. Более короткие волны требуют для своего отражения или преломления большую плотность ионизации, чем волны более длинные при одном и том же угле падения.

РИС: Зависимость пути луча

от угла падения на слой при одинаковой длине волны. РИС: Зависимость пути луча от длины

при одинаковом угле падения на слой.

Таким образом волна, излучаемая передатчиком под некоторым углом, достигает снова земли в точке на некотором расстоянии от передатчика. Это расстояние принято называть расстоянием скачка отраженного луча. На более близких к передатчику расстояниях пространственная волна не обнаруживается и, следовательно, связь на этих расстояниях пространственным лучом невозможна.

На расстояниях более близких, чем расстояние скачка, связь может осуществляться поверхностным лучом или совсем отсутствовать. Отрезок расстояния, где поле поверхностного луча уже отсутствует (вследствие затухания), пространственного луча еще нет, принято называть зоной молчания.