2017-12-14
6597
Этими двумя факторами является подстилающая поверхность (суша – пустыни, степи, горы, леса, города, поселки и др.; море – в различных состояниях), а также атмосфера нашей планеты.
Рассмотрим подробнее влияние Земли, т. е.подстилающей поверхности и атмосферы на распространение радиоволн.
Влияние подстилающей поверхности на распространение
Радиоволн
Влияние подстилающей поверхности на распространение радиоволн связано с двумя обстоятельствами: с электрическими параметрами поверхности и с её рельефом и формой. Оценим последовательно это влияние.
5.2.1.Влияние электрических параметров подстилающей
поверхности на распространение радиоволн
Поверхностные, а иногда прямые волны распространяются в непосредственной близости от земной поверхности. Подстилающая поверхность, над которой они распространяются, неоднородна: морская и пресная вода, сухая и влажная почва, леса и пустыни, искусственные строения и т. д. Различные участки земной поверхности имеют различную диэлектрическую проницаемость (Ɛ =3 для сухой почвы и Ɛ = 80 для морской воды), удельную проводимость (Ϭ =10-5 См/м для сухой почвы и Ϭ =4 См/м для морской воды). Отсюда видно, что поверхность Земли неоднородна по своим электрическим свойствам.
Кроме того, электрические свойства одного и того же участка подстилающей поверхности различны для волн разной длины. Так, электромагнитное поле радиоволны возбуждает в почве, воде токи двух видов: ток проводимости J пр= Ϭ·Е и ток смещения J см, величина которого пропорциональна частоте радиоволны J см= Ɛ·Ɛ0·ω·Е ,
где Ɛ – относительная диэлектрическая проницаемость конкретного участка подстилающей поверхности; ω, Е – частота и напряженность электрического поля радиоволны.
В зависимости от соотношения между амплитудами этих токов подстилающая поверхность по своим свойствам может рассматриваться по отношению к радиоволнам, которые распространяются над ней или как диэлектрик, если J см>> J пр, или как проводник, если J см << J пр.
Из отношения токов
следует, что с уменьшением длины волны (ростом частоты) свойства подстилающей поверхности приближаются к свойствам диэлектрика, другими словами, распространяющиеся радиоволны теряют свою энергию с расстоянием, а с увеличением длины волны свойства подстилающей поверхности приближаются к свойствам проводника. Например, морская вода является диэлектриком для волн короче 3 см, проводником – для волн длиннее 3 м и полупроводником – для волн от 3 см до 3 м.
Таким образом, подстилающая поверхность поглощает энергию радиоволн, вызывая тем самым их затухание по мере удаления от передающей антенны.
Можно показать, что коэффициент затухания энергии прямых и поверхностных волн α возрастает пропорционально квадрату частоты. Поэтому сверхдлинные и длинные волны (λ – сотни, десятки километров) почти не затухают и способны распространяться на расстояния до нескольких тысяч километров, тогда как поверхностные высокочастотные волны (λ – доли, единицы метров) сильно затухают из-за поглощения их энергии морем, сушей и распространяются лишь на десятки километров от передающей антенны. Количественную оценку этому можно дать, используя формулу Шулейкина ван-дер-Поля. Формула позволяет рассчитать действующую напряженность поля радиоволны, распространяющуюся над плоской полупроводящей поверхностью
(5.4)
где W – множитель ослабления, учитывающий влияние подстилающей поверхности;
Р – мощность излучения передающей антенны;
r – расстояние между приемной и передающей антеннами.
В свою очередь множитель ослабления определяется
где 
– численное расстояние, т.е. величина, зависящая от длины волны, электрических параметров почвы и длины радиотрассы r.
Расчеты показывают, что потери энергии радиоволн будут меньше при распространении их над проводящей поверхностью, чем над диэлектриком, так как радиоволны проникают в толщу Земли тем меньше, чем выше ее проводимость.
Так, при одной и той же дальности радиолинии затухание поверхностных волн, распространяющихся над поверхностью моря, будет меньше, чем при распространении их над сушей, а значит и работа радиолинии надежнее.
