Лабораторная работа № 1

Рефракция радиоволн. Расчет показателя преломления

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить типы радиорефракции и приобрести практические навыки расчета показателя преломления радиоволн в реальной атмосфере; определить вклад изменчивости значений давления, температуры и влажности (упругости водяного пара) в изменение индекса преломления.


2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РАБОТЫ
  1. Данные температурно-ветрового зондирования атмосферы (выдаются преподавателем).
  2. Психрометрические таблицы.
  3. Персональный компьютер.

3. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Радиоволны (радиочастоты) занимают спектр от 10 000 м (30 кГц) до 0,1 мм (3 000 ГГц), частоте 1 МГц соответствует длина волны около 300 м. Радиоволны излучаются через антенну в пространство и распространяются в виде энергии электромагнитного поля.

Хотя природа радиоволн одинакова, их способность к распространению сильно зависит от длины волны (). На распространение радиоволн вблизи поверхности Земли самое большое влияние оказывают вертикальные изменения в показателе преломления атмосферы. Эти изменения являются причиной того, что радиоволны проходят в атмосфере (в вертикальной плоскости) по изогнутым путям. При нормальных условиях распространения траектория радиолуча изгибается так, что имеет форму дуги, выгнутой к земле, и радиогоризонт расширяется. Искривление направления распространения волн в неоднородной среде называется рефракцией.

Поскольку показатель преломления атмосферы (n) является функцией давления и температуры воздуха, а также давления водяного пара, содержащегося в атмосфере, то величина кривизны траектории радиолуча (радиорефракция) меняется со временем из-за изменения давления, температуры и влажности воздуха.

Показатель преломления атмосферы (в литературе встречаются его обозначения как коэффициент преломления или индекс преломления) определяется величиной диэлектрической проницаемости и равен .

Диэлектрическая проницаемость газа () определяется его молекулярным весом, плотностью, температурой и электрическими свойствами молекул. При рассмотрении диэлектрической проницаемости влажного воздуха его принимают как смесь сухого воздуха и водяного пара.