Техника - молодёжи 1954-02, страница 27

Показатель преломления изменяется с высотой не резко, а равномерно. Поэтому траектории радиоволн будут^- плавными кривыми, стремящимися обогнуть земную поверхность. Так возникает радиомираж.

Явления радиомиража зависят от метеорологических условий в нижних слоях атмосферы. Действительно, метеорологические условия определяют характер изме¹ нения с высотой — влажности, давления и температуры. В зависимости от этого показатель преломления с высотой может изменяться более быстро или более медленно, траектории радиоволн будут искривляться сильнее или меньше.

Рефракция радиоволн может привести к довольно существенному увеличению дальности приема телевидения, - благодаря ей возможен прием телевидения и в области «тени», за пределами прямой видимости.

В средних широтах состояние атмосферы часто близко к некоторому среднему состоянию, когда температура падает через каждые 100 м высоты над землей на 0>85°, а относительная влажность не зависит от высоты. При таких условиях показатель преломления уменьшается с высотой очень незначительно <0,00000004 на метр). Рефракция, соответствующая этому случаю, называется нормальной.

Если учесть нормальную атмосферную рефракцию, то увеличение дальности приема телевидения из Москвы получится на 10—15 км, то-есть примерно до 70 км при высоте приемной антенны в 20 м.

Прием телевидения на расстояниях, больших 70 км, объясняется рефракцией более сильной, чем нормальная — сильным искривлением траектории радиоволн.

Особенно интересно явление так называемой критической рефракции, когда траектории радиоволн как бы охватывают шарообразную поверхность Земли. При таких условиях дальность приема телевидения намного увеличивается — возникает сильный радиомираж.

Атмосферу можно мысленно разделить на множество тонких сферических слоев, в каждом из которых влажность, давление и температуру возможно считать постоянными. На границе любых двух слоев траектория радиоволн будет изменяться — увеличение скорости распространения радиоволн с высотой приводит к тому, что угол падения будет меньше угла преломления, Траектории радиоволн могут быть приближенно представлены в виде ломаных линий.

Такие радиомиражи возникают, когда показатель преломления меняется с высотой примерно в 4 раза «скорее», чем при нормальной рефракции (0,000000157 на метр). Они могут наблюдаться и летом и зимой.

Сильные радиомиражи характерны для вечернего времени и ясной, безветренной погоды. С заходом солнца начинается охлаждение земной поверхности за счет теплового излучения в окружающую атмосферу. Температура воздуха у поверхности Земли начинает быстро падать, а на больших высотах она меняется незначительно или же остается на некоторое время вовсе без изменений. Кроме того, с заходом солнца ослабляется процесс испарения влаги с поверхности Земли. Уменьшение влажности с высотой при не значительном изменении температуры приводит к быстрому падению показателя преломления с высотой, вследствие чего растет рефракция и увеличивается дальность приема телевизионных сигналов.

Прием телевизионных передач, наблюдаемый в вечерние часы на расстояниях, превышающих 100-150 км от телевизионных центров, объясняется главным образом наличием критической рефракции или условиями, достаточно близкими к ней.

При температурной инверсии температура воздуха вместо обычного убывания с высотой возрастает. Это создает благоприятные условия для возникновения сильного «радиомиража» и, следовательно, для «дальнего» приема телевидения.

Радиомираж может возникнуть также и при явлении температурной инверсии. Это метеорологическое явление заключается в том, что температура воздуха вместо обычного убывания с увеличением высоты возрастает. Температурная инверсия чаще наблюдается вечером* Она охватывает иногда большие слои воздуха— ох поверхности Земли до высоты в несколько километ-ров. Температура в слое инверсии в некоторых случаях повышается на 15—20° и больше по сравнению с температурой воздуха у поверхности Земли.

В дождливую, облачную и ветреную погоду происходит сильное перемешивание нижних слоев атмосферы. Облака окутывают, как одеялом, Землю, препятствуют интенсивному излучению тепла с поверхности Земли в атмосферу. Это ведет к уменьшению падения показателя преломления с высотой, а следовательно, и к сокращению дальности приема. Например, 9 ноября 1951 года, когда на значительной части территории Московской и смежных с ней областей выпадали осадки, в Калуге наблюдалось ослабление принимаемых сигналов.

Но как объяснить прием телевидения на расстояниях порядка 1 или 2 тыс. км? Ученые подсчитали, что даже критическая рефракция не может вызвать столь сильный радиомираж. В настоящее время еще нельзя точно указать причины, вызывающие распространение ультракоротких радиоволн на такие расстояния. Однако ряд теоретических работ, а также научно обоснованных, подтвержденных во многих случаях практикой, предположений» позволяет представить возможную картину образования «сверхрадиомиражей»»

Воздушный океан редко бывает спокоен. Массы воздуха обычно перемещаются из одних мест в другие. Поэтому в атмосфере всегда существуют так называемые «местные» неоднородности: вихревые потоки, резкие границы между теплым и холодным воздухом и т. д. В областях неоднородностей происходят резкие колебания показателя преломления, вызывающие рассеяние и отражение радиоволн в различных направлениях. Такое состояние атмосферы объясняет прием сигналов телевидения на больших расстояниях.

Кроме того, возможно возникновение в атмосфере

В дождливую погоду* при ветре происходит интенсивное пере» мешиванис нижних слоев атмосферы. Падение показателя преломления с высотой уменьшается. Дальность приема телевидения значительно сокращается.