|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Состав и строение тропосферы
Тропосфера — это ближайший к земной поверхности слой атмосферы, простирающийся до высоты 8—10 км в полярных широтах и до 16—18 км в тропиках. В тропосфере содержится до 4/5 массы газов, составляющих атмосферу, и почти все количество водяных паров.
В электрическом отношении тропосфера представляет собой весьма неоднородную среду, вследствие чего в ней происходит искривление траекторий радиоволн, а следовательно, изменение направления прихода волны и напряженности поля на данном расстоянии.
Чтобы учесть влияние тропосферы на распространение радиоволн, необходимо знать закономерности изменения и , которые определяются физико-химическими свойствами входящих в тропосферу газов. Относительный газовый состав тропосферы остается постоянным по всей высоте, изменяется лишь содержание водяных паров, которое зависит от метеорологических условий и убывает с высотой.
Нормальной тропосферой называют такую гипотетическую тропосферу, свойства которой отображают среднее состояние реальной тропосферы. Нормальную тропосферу характеризуют следующими свойствами: давлением у поверхности Земли (р = 0,1013 МПа), температурой (T = 288 К) и относительной влажностью (S = 60%). С увеличением высоты на каждые 100 м давление уменьшается на 1,2 кПа, температура — на 0,55 К. Границей нормальной тропосферы считают высоту 11 км.
3.2 Диэлектрическая проницаемость и показатель преломления тропосферы
Относительная диэлектрическая проницаемость тропосферы (воздуха) только приближенно может считаться равной единице. В действительности значение несколько больше единицы и зависит от давления р (Па) температуры Т (К) и абсолютной влажности воздуха е (Па) (3.1)
Второе слагаемое в (3.1) выражает изменение из-за смещения электрических зарядов в неполярных молекулах газов, входящих в состав воздуха, под влиянием внешнего поля и ориентации полярных молекул водяного пара.
Коэффициент преломления тропосферы и связан с величиной тропосферы выражением (3.2)
У поверхности Земли значение n в зависимости от климатических условий равно 1,00026—1,00046. Для расчетов удобнее пользоваться величиной, называемой приведенным показателем преломления тропосферы, N=(n—l) 106, для Земли N = 260 460.
Для нормальной тропосферы изменение с высотой над земной поверхностью h (м) подчиняется экспоненциальному закону
,
где з = 5,78 — отклонение от единицы у земной поверхности; — вертикальный градиент при h = 0.
Экспоненциальная зависимость от высоты наблюдается при усреднении значительного числа наблюдений, тогда как единичные конкретные кривые в той или иной мере отклоняются от этого закона. Особенно велики отклонения в летний период на высотах до 2—3 км, где наблюдаются интенсивные облачные слои, частые инверсии температуры и влажности. Практически всегда возникают сравнительно небольшие флуктуации относительно экспоненциальной зависимости, вызванные турбулентным движением воздуха.
Эти флуктуации рассматриваются как неоднородности тропосферы. Размеры мелких неоднородностей определяются несколькими метрами или несколькими десятками метров, а отклонение от среднего значения N составляет DN = l 2. Мелкие неоднородности непрерывно изменяются, появляясь и исчезая. Средние значения N претерпевают сезонные и суточные изменения, причем эти изменения максимальны у земной поверхности и падают почти до нуля на высотах 7— 8 км. Максимальные значения N у земной поверхности наблюдаются в июле, минимальные — в январе.
Сезонному ходу приземных значений N сопутствуют соответствующие изменения g. Значения градиентов g и их изменения особенно велики в приземном слое и уменьшаются с высотой. Значения и g зависят от географического положения трассы и меняются вдоль самой трассы.
В приземном слое воздуха для упрощения расчетов возможно аппроксимировать экспоненциальный закон изменения с высотой —-линейным
Вводится эффективный вертикальный градиент диэлектрической проницаемости тропосферы , представляющий такой постоянный по высоте градиент , при котором напряженность поля в точке приема будет такой же, как и в случае реального изменения на трассе.
Среднее значение градиента получают в результате статистической обработки большого числа измерений. Значения подчиняются нормальному закону распределения со среднеквадратичным отклонением . Средние значения (1/м) и среднеквадратичные отклонения (1/м) для различных климатических районов в летнее время, когда эти значения максимальны, изменяются в следующих пределах от до от до 11 . Имеются карты с изолиниями среднемесячных значений приведенного коэффициента преломления на уровне моря.
Диэлектрическую проницаемость тропосферы можно определить, измеряя температуру, давление и влажность воздуха при помощи приборов, устанавливаемых на самолетах или шарах-зондах.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.006 сек.) |