8.8.2. Види рефракції

Розглянемо види рефракції при .

У цьому випадку

.

Рефракцію розподіляють на два види (рис. 8.26): позитивну, коли , та негативну, коли .

Негативна рефракція ( ) спостерігається під час снігопадів. Траєкторія променя у цьому випадку відхиляється від Землі.

Позитивна рефракція ( ) буде тоді, коли показник заломлення зменшується при збільшенні висоти. Це найбільш типовий випадок.

Позитивну рефракцію ділять, в свою чергу, на декілька видів: знижену, нормальну, підвищену, критичну та надрефракцію.

Знижена рефракція ( ) спостерігається в похмуру, дощову погоду.

Для нормальної тропосфери (похмура погода) нормальна рефракція характеризується траєкторією променя з .

Підвищена рефракція ( ) спостерігається при підвищенні температури в залежності від висоти (температурна інверсія). Це буває в хорошу ясну погоду після заходу сонця, коли нижній шар повітря починає охолоджуватись разом з поверхнею Землі, а більш високі шари залишаються ще теплими .

Критичною рефракцією називається така рефракція, коли , тобто радіохвиля розповсюджується на одній висоті над поверхнею Землі.

При надрефракції радіохвиля повертається на Землю.

Рис. 8.26

Надрефракція спостерігається, наприклад, ранньою весною, коли над поверхнею Землі, яка покрита снігом, проходить тепле повітря півдня, або коли тепле повітря здолу йде до холодного моря, тобто формується так званий атмосферний хвилевід: холодна Земля (море) і теплі маси повітря на висоті «z».

Найбільш можлива поява атмосферного хвилеводу для більш коротких хвиль.

До речі, марева є надрефракцією на оптичних хвилях.

Коли , тобто показник заломлення не змінюється, то в цьому випадку і така рефракція називається нульовою (рефракція відсутня).

8.8.3 Вплив тропосферної рефракції

Тропосферна рефракція приводить до збільшення дальності прямої дії. Для нормальної тропосфери

.

Це позитивний фактор.

Негативний фактор проявляється у тому, що при вимірюванні координат цілей з’являються помилки, що пояснює рис. 8.27.

Рис. 8.27

У точці знаходиться вимірювач кутових координат (кута місця). При вимірюванні кутових координат цілей вважають, що радіохвилі розповсюджуються прямолінійно. На рис. 8.27 в точці знаходиться джерело випромінювання. Траєкторія розповсюдження радіохвилі є крива . Хвиля падає на антену під кутом , що і приймається за кут місця джерела випромінювання. Істинний же кут буде , а – рефракційна помилка у вимірюванні кута місця. Для об’єктів у тропосфері на дальності рефракційна помилка може бути знайдена за формулою

, рад;

.

Помилка буде і при вимірюванні дальності тому що швидкість розповсюдження радіохвилі у тропосфері відрізняється від швидкості світла, а також внаслідок криволінійності траєкторії.

8.9. Послаблення радіохвиль у тропосфері

При поширенні радіохвиль у тропосфері спостерігається послаблення радіохвиль порівняно з вільним простором. Це є наслідком поглинання енергії радіохвиль молекулами та атомами тропосфери, розсіювання енергії радіохвиль гідрометеорами та неоднорідностями. Характеризується вплив цих явищ величиною послаблення

У цьому виразі коефіцієнти , , характеризують послаблення радіохвилі при проходженні відстані 1 км у гідрометеорах, газах, парах води відповідно; , , відстані які проходить радіохвиля у гідрометеорах, газах, у середовищі з парами води. Тому амплітуда радіохвилі в тропосфері визначається виразом

де – амплітуда поля у вільному просторі.

Необхідно відзначити, що величини , , сильно залежать від частоти радіохвилі, що видно з рис. 8.28 і 8.29.

Рис. 8.28	Рис. 8.29

На частотах послаблення в тропосфері можна не враховувати, а при послаблення стає дуже суттєвим.