- •Расчет показателя преломления
- ••Цель работы
- ••Материалы для работы
- •• Для метеорологической радиолокации используются станции излучающие радиоволны длиной волны от 1 см
- ••Диэлектрические свойства атмосферы характеризуются диэлектрической
- ••Диэлектрическая проницаемость влажного воздуха будет суммарной величиной:
- ••На практике для характеристики радиорефракции пользуются не абсолютными значениями n, а скоростью его
- ••Различают три основных типа радиорефракции: отрицательную, нулевую, положительную.
- ••При значениях dn/dh от 0 до - 4·10-8 м-1 рефракция называется пониженной положительной.
- ••Порядок обработки
- •Поэтапный план работы
- ••1. Выписываем только те значения высоты, разность между которыми 300-400 гПа (не
- ••5. Строим на миллиметровке график. По оси абсцисс (Х) откладываем значения Nед, а
- •Коэффициент преломления для стандартной атмосферы
- •Вопросы есть?...
Расчет показателя преломления
•Цель работы
•Изучить особенности влияния рефракции на распространение радиоволн в атмосфере. Рассчитать послойные значения показателя преломления радиоволн и его вертикальный градиент в реальной атмосфере. Проанализировать полученные характеристики рефракции, определить тип рефракции, сравнить результаты с соответствующими для стандартной атмосферы.
•Материалы для работы
•1. Данные комплексного температурно-ветрового зондирования атмосферы (ТАЭ-3).
•2. Психрометрические таблицы.
•3. Миллиметровка.
•4. Калькулятор.
• Для метеорологической радиолокации используются станции излучающие радиоволны длиной волны от 1 см до 10 см. Радиоволны сантиметрового диапазона распространяются в атмосфере не прямолинейно, а по
криволинейным траекториям. Причиной этого является атмосферная рефракция, обусловленная, в свою
очередь, диэлектрической неоднородностью атмосферы.
•Диэлектрические свойства атмосферы характеризуются диэлектрической
проницаемостью составляющих атмосферу газов. Диэлектрическая проницаемость (ε)
газа определяется его молекулярным весом, плотностью, температурой и электрическими свойствами молекул (поляризацией их в электрическом поле).
•Реальный воздух можно рассматривать как смесь сухого воздуха и водяного пара, молекулы которого хорошо поляризируются.
•Диэлектрическая проницаемость влажного воздуха будет суммарной величиной:
• (ε – 1) · 106 = (156 / Т) · (р + 4800e / T - e / T),
•По известной ε можно рассчитать показатель преломления (n) воздуха в исследуемом слое атмосферы:
•Так как n – 1 ≈ 0,5 (ε – 1), то:
• (n – 1) · 106 = (78 / Т) (р + 4799 e / T) или
•n = 1 + [(78 / Т)(р + 4799 e / T)] · 10-6
•Известно, что у поверхности Земли:
•260 ≤ (n – 1) ·106 ≤ 460
•На практике для характеристики радиорефракции пользуются не абсолютными значениями n, а скоростью его изменения с высотой (h), то есть вертикальным градиентом – dn / dh.
•Обычно искривление радиолуча происходит плавно по некоторой кривой с радиусом кривизны:
•R = - (dn / dh)-1.
•При стандартном распределении атмосферных характеристик (стандартная радиоатмосфера)
•dn / dh = - 4·10-8 м-1, при этом R = 25000 км.
•При некотором градиенте показателя преломления радиус кривизны луча может быть равным радиусу Земли (6370 км), тогда радиолуч будет огибать Землю параллельно ее поверхности. Такой случай рефракции называется критическим и соответствующее значение градиента показателя преломления:
•dn / dh = - 15,7·10-8 м-1.
•Различают три основных типа радиорефракции: отрицательную, нулевую, положительную.
•2- Отрицательная рефракция наблюдается при положительных значениях градиента показателя преломления, при этом радиолуч переходит из менее плотной среды в более плотную и отклоняется от земной поверхности вверх. При отрицательной рефракции дальность радиосвязи между наземными пунктами уменьшается.
•1- При нулевой рефракции градиент показателя преломления равен нулю и радиолуч остается прямолинейным.
•Положительная рефракция возникает при отрицательных значениях (dn/dh) и делится на несколько видов: пониженную(1-3), нормальную(3-4), повышенную(4-5), критическую(5) и сверхрефракцию(6).
•При значениях dn/dh от 0 до - 4·10-8 м-1 рефракция называется пониженной положительной.
•При dn/dh = - 4·10-8 м-1 – рефракция называется нормальной и соответствует условиям стандартного распределения атмосферных характеристик по высоте.
•При -15,7·10-8 ≤ dn/dh ≤ - 4·10-8 м-1 радиорефракция – повышенная положительная.
•При dn/dh = -15,7 · 10-8 м-1 – критическая рефракция.
•Если dn/dh меньше критического значения (-15,7· 10-8 м-1 ), то радиус кривизны луча меньше радиуса Земли, поэтому луч будет испытывать многократное отражение от земной поверхности. Такая ситуация в атмосфере называется – сверхрефракцией.
•Критическая рефракция и сверхрефракция обусловливают сверхдальнее распространение радиоволн по так называемым атмосферным волноводам. При таких видах рефракции существенно повышается дальность радиосвязи на СВЧ и дальность радиолокационного наблюдения объектов.
•Порядок обработки
•1. По полученным данным температурно-ветрового зондирования (ТАЭ-3), используя психрометрические
таблицы, рассчитать значения показателя преломления N на разных высотах в атмосфере,
•2. Рассчитать вертикальный градиент показателя преломления в каждом километровом слое атмосферы и среднее значение по всем слоям.
•3. Построить график N (h) на миллиметровой бумаге.
•4. Определить тип рефракции в каждом слое, сравнить с условиями стандартной атмосферы. Сделать заключение об условиях распространения радиоволн.