Результаты теоретических расчетов, приведенные в гл. 6, соответствуют идеализированным условиям, когда можно принимать, что поверхность Земли электрически и геометрически неоднородна. В реальных условиях подобные условия соблюдаются лишь в исключительных случаях (спокойная морская поверхность, степь и т. п.). Поэтому структура поля над земной поверхностью часто значительно сложнее, даже если отсутствует влияние ионосферы или изменчивости приземного слоя тропосферы.

Учесть в расчетах все многообразие изменчивости формы и электрических свойств трассы распространения вряд ли возможно, однако для ряда типичных случаев все же удалось на основе теоретических расчетов над неоднородной земной поверхностью вывести формулы, позволяющие проводить численные расчеты и сопоставлять их с результатами измерений. Так, соответствующие задачи решены для электрически неоднородной поверхности Земли, когда трасса расиространения пересекает участки различной проводимости [644,649-6531. Эта задача была решена сначала для плоской поверхности Земли, причем была обнаружена особенно большая роль концевых участков трассы - так называемых взлетной и посадочной площадок радиоволн [153]. Это привело к представлению, что процесс распространения радиоволн над плоской поверхностью Земли в основном пространственный.

Однако в дальнейшем, при решении задачи для неоднородной сферической поверхности Земли было установлено [154, 155], что влияние проме;куточных участков трассы не так уж мало и становится все более ощутимым с увеличением расстояния между источником и точкой наблюдения. Таким образом, было показано, что характер распространения радиоволн над сферически неоднородной поверхностью качественно иной, и можно говорить о скольжении радиоволн вдоль земной поверхности, в процессе которого аддитивно накапливается влияние свойств трассы распространения.

Следует отметить, что подобное заключение о роли сферичности поверхности Земли еще ранее вытекало из монотонного роста дополнительной фазы волны с увеличением расстояния, в отличие от ее хода над плоской поверхностью, где она стремится к постоянному пределу.

Теоретические расчеты над электрически неоднородной поверхностью Земли выявили новый эффект. При переходе трассы распространения волны на участки с большей проводимостью (с суши на море) амплитуда поля возрастает с увеличением расстояния при пересечении границы обеих сред. Обратное, т. е. увеличение темпа убывания амплитуды поля с расстоянием, происходит при переходе, например, с моря на сушу. Эти эффекты подтвердились хорошо на опыте, причем расчеты с помощью формул для сферической поверхности Земли дают весьма хорошее количественное совпадение теоретических и экспериментальных результатов. Другое интересное явление, наблюдаемое над неоднородной поверхностью Земли, состоит в том, что при выполнении определенных условий поле усиливается, если на пути распространения волны имеется препятствие. Б точке наблюдения за препятствием амплитуда поля может быть во много раз больше, чем если нропятствия нет [644, 654-650].

В этой главе приводятся расчетные формулы как для плоской, так и для сферической поверхности Земли. Они сравниваются с некоторыми результатами измерений на различных частотах радио диапазона. Рассматриваются также и другие случаи, когда теоретически удается учесть влияние неоднородности поверхности Земли.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВОЛН ВДОЛЬ НЕРОВНОЙ НЕОДНОРОДНОЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

§ 34. НЕКОТОРЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ

Зависимость напряженности поля от расстояния днем до расстояний ~ 1000 км довольно хорошо описывается с помощью формул и графиков для прямой волны. На этих предельных расстояниях, особенно на более длинных волнах, значения Е часто превышают теоретические. Это усиление поля следует приписать влиянию ионосферы. Многочисленные измерения показывают, что расчеты Е можно проводить в этой области расстояний с помощью формулы с экспоненциальным множителем е- /\>. Зависимость числепного коэффициента а в показателе от длины волны найдена эмпирически (рис. 34.1).

Однако при использовании формул прямой волны возникает известное затруднение. Структура ноля средних волн сильно зависит от характера поверхности Земли, поэтому выбор электрических параметров е и о, которые наилучшим образом удовлетворяли бы расчетам, затруднен. Для этого требуется определение эффективных значений ефф и офф для данных конкретных условий местности. Мпогочисленные измерения, проводившиеся в разных странах, показали, что местности, которые внешне мало различаются, имеют все же разные значения £эфф и оф. Пределы разбросов от их значений показывают следующий пример. В США для двух по внешним признакам одинаковых районов было получено соответственно: е=12, о-2,910 для одной местности и 3 = 13, а=:9,65 -10 - для другой. В Голландии но измерениям в 200 различных пунктах значение о изменялось от 2,2 до 67-10.

орти

Q005

0,02

0,01

Рис. 34.1. Эмпирическая аави-симость коэффициента затухания средних волн от длины волны дном на больших расстояниях

О 250 500 750 ЮОО /250 1500 1750 2000 2250 Длина волны.м

Таким образом, точные расчеты напряженности поля даже днем затруднены и возможны только для однородной и ровной местности или над морем. В большинстве случаев расхождение между измерсппыми и рассчитанными значениями Е достигает 20-50% и более.

- Говоря о необходимости выбирать некоторые средние или эффективные значения е и о, которые позволили бы удовлетворительно рассчитывать напряженность поля, мы имели в виду расчеты над местностью, которую можно характеризовать большим числом хаотически расположенных, относительно небольших неоднородностей, в среднем равномерпо распределенных вдоль трассы распространения. Такую местность можно назвать шероховатой. Однако реальные условия местности часто настолько сложны, что учитывать их теоретически невозможно. Сложность структуры поля, получаемой при этом, видна из следующих примеров.

На рис. 34.2 нанесены линии равной напряженности поля, измеренные на территории Голландии в окрестности радиостанции, длина волны которой равна 350 м. Эти липии имеют причудливый характер, тогда как над однородной поверхностью они имеют вид окружностей.

На рис. 34.3 приведены результаты измерений на волне Х=923 м, производившихся на самолете. Рельеф местности изображен сплошной линией, а трасса полета самолета - пунктиром.

Рис. 34.2. Линии равных значений напряженности поля (в Л1кв/м) на волне 350 м

Рис. 34.3. Измерения напряженности поля на самолете

а - рельеф местности; Ь - трасса полета; с - поле над ровной местностью (теоретическая зависимость)

О 40 80 120 ISO 200 240 260 Расстояние, км

-.100

Рис. 34.4. Измерения напряженности поля па волне 227 м над ровной местностью (а) и над горным районом (6)

Расстояние , км