double arrow

Структура поля в воздухе у поверхности земли


В процессе распространения над Землёй с конечной проводимостью σзм часть энергии утекает в Землю, проникая в глубь земной поверхности. Следовательно, помимо составляющей вектора Пойнтинга П, направленной вдоль к поверхности земли, имеется составляющая П1Z, направленная перпендикулярно к поверхности Земли. Суммарный вектор П1 оказывается наклонённым под некоторым углом к земной поверхности, а это значит, что вектор Е1 отклоняется от первоначального направления (σзм = ∞).

Таким образом, над поверхностью Земли с конечной проводимостью всегда имеются две составляющие электрического поля Е и Е1z (рис. ). Определим соотношение между ними.

Если считать, что известна вертикальная составляющая Е1z, то в случае плоской волны в воздухе горизонтальная составляющая магнитного поля будет равна

()

Эта составляющая Н связана с горизонтальной составляющей Е приближёнными граничными условиями Щукина-Леонтовича, которые относительно земли являются касательными . Составляющие Еи Нсвязаны соотношением , а , отсюда

. ( )

Приравняв ( ) и ( ), получим

()

Используя ( ) для , и подставив его в формулу (2) в виде модуля и фазы, получим




, ()

Из формулы () видно, что вертикальная составляющая поля над поверхностью Земли всегда больше горизонтальной. Чем больше λ и σ, тем меньше будет горизонтальная составляющая. в воздухе.

В диапазоне СВ и низких частот (НЧ) (10км-1км) при обычных значениях проводимости почвы E1Zmax и E1Хmax отличаются в десятки и сотни раз.

Предельным случаем является морская поверхность, которая на очень низких частотах близка по своим свойствам к проводнику , а E1Хmax → 0.

Во всех случаях излучение и приём земной волны в непосредственной близости Земли выгодно вести на вертикальной поляризации.

Из соотношения () видно, что результирующее поле над поверхностью земли оказывается поляризованным эллиптически, то есть волна перестает быть плоской. Ортогональные составляющие E1Z и E сдвинуты на угол , т.е. результирующий вектор Е1 описывает эллипс. Но т.к. E1Z >> E, то эллипс поляризации сильно вытянут. Поэтому приближённо считают, что в воздухе на поверхности Земли поле линейно поляризовано. Результирующий вектор ориентирован в направлении большой оси эллипса, т.е. наклонён под углом вперёд на угол ψ, относительно нормали, который согласно (3) равен

()

Угол ψ называется «углом наклона фронта волны» (рис.)

Рисунок - Эллипс поляризации волны, распространяющейся вдоль плоской поверхности Земли







Сейчас читают про: