Рефракцією називається викривлення траєкторій хвиль, обумовлене неоднорідним будовою тропосфери. Коефіцієнт заломлення в тропосфері
де # 949; - відносна діелектрична проникність повітря.
Оскільки # 949; і n за величиною близькі до одиниці, користуються коефіцієнтом заломлення, вираженим в «N-одиницях»:
N = (п - 1) # 12539; 10 6
Основний вплив па рефракцію надають вертикальні неоднорідності # 949 ;, які характеризуються вертикальним градієнтом діелектричної проникності
де h - висота над поверхнею землі.
Зазвичай g прийнято вважати негативним, коли # 949; зменшується з висотою, і позитивним, коли # 949; з висотою зростає. горизонтальні неоднорідності # 949; значно менше вертикальних і проявляються найчастіше на межі суші з морем.
Поширення радіохвиль на інтервалах звичайних РРЛ відбувається в приземному шарі тропосфери товщиною десятки - сотні метрів, де метеорологічні параметри, а, отже, і g схильні до особливо сильним тимчасовим і просторовим змін внаслідок перепадів температури і вологості, викликаних впливом підстильної поверхні.
Еквівалентний радіус Землі
Для наближеного обліку рефракції вводять поняття еквівалентного радіуса Землі ае, справедливе при лінійному зміні # 949; з висотою. Насправді в тропосфері в середньому # 949; убуває з висотою по експоненціальному закону. Але для порівняно тонких шарів, до яких можна віднести приземний шар, який бере участь в перенесенні енергії на трасах РРЛ, це спрощення припустимо.
Під величиною ае розуміють таке значення радіуса Землі, при якому траєкторії радіохвиль можна вважати прямолінійними, причому
де а = 6370 км - геометричний, радіус Землі.
При g = 0: ае = а, т. Е. Рефракція відсутня. На практиці часто застосовують поняття коефіцієнта рефракції
Залежно від значень g і ае розрізняють наступні види рефракції радіохвиль в тропосфері (малюнок 5).
Негативна рефракція або субрефракція, яка спостерігається при g> 0, ае Позитивна рефракція, яка спостерігається при g<0, аэ>а, Kе> 1. Малюнок 5 Види рефракції в тропосфері Окремі випадки позитивної рефракції 1 Стандартна рефракція при g = -8 # 12539; 10-8 м-1; ае = 8500 км; Kе = 4/3. Це найбільш поширений випадок рефракції, обумовлений середнім станом тропосфери. Рефракція, близька до стандартної, спостерігається частіше в денні години. 2 Підвищена рефракція при g <–8・10-8 м–1; аэ> 8500 км. найбільш часто відзначається у вечірні, нічні та ранкові години літніх місяців, а іноді в ці ж години навесні або восени. Причиною виникнення є температурні інверсії (збільшення температури повітря з висотою) і різке зменшення вологості з висотою, пов'язані з нагріванням і охолодженням земної поверхні випаровуванням з грунту, зміною теплих і холодних повітряних мас і т.д. 3 Критична рефракція при Gк = -2 / а = -31,4 # 12539; 10-8 м-1; ае = ∞, т. е. траєкторія хвилі концентрично земної поверхні. Умови виникнення ті ж, що для підвищеної рефракції. 4 Сверхрефракція при g <–31,4・10-8 м–1, аэ принимает отрицательные значення. В цьому випадку хвилі заломлюються до поверхні землі, відбиваються від неї, знову переломлюються і т.д. Поширення радіохвиль при сверхрефракціі називають хвилеводним, так як воно відбувається в межах тропосферного хвилеводу. Хвилеводні умови поширення виникають також при різких зламах висотного профілю діелектричної проникності повітря, що викликають сильні відображення радіохвиль. Хвилеводи можуть з'являтися в приземному (приводному) і в піднесеному шарах повітря. При цьому вони виявляються як по всій трасі, так і на окремих її ділянках. Хвилеводні умови поширення виникають головним чином над теплими морями, рідше - над сушею, в районах з рівною поверхнею, що підстилає. У південних морських районах в літні місяці тропосферні хвилеводи можуть спостерігатися до 30-50% часу, в сухопутних - до 10%. Незважаючи на значне збільшення дальності зв'язку при волноводном поширенні (сотні кілометрів), це явище не може бути використано для практичних цілей через малу ймовірність появи волноводов. Його слід розглядати як джерело додаткових замираний або перешкод на інтервалах РРЛ, що працюють на однакових або близьких частотах.Схожі статті