з,гог-

3,10

3,00

2,30

W IS ZD 2S 3D 35 Расстояние, число длин волн

Рис. 34,5. Измерения фазовой скорости радиоволн на пол пах 120 и 180 jm

3,000-!мф

го/ц f ii fz,3S5-io:

3,0S0

3,000

ZfiSO

Рис. 34,6. Линии равных значений скорости над морем (Х=440 и 660 м)

Рис. 34.7. Зависимость фазовой скорости от расстояния для разных значений угла а с береговой линией по данным измерений, ири-неденным на рис. 34.6

Расстоянием

§ 34. Некоторые вксперименталъные данные

Суша Радиопеленгатор

Рис. 34.8. Линии равных ошибок радиопеленга на волне 642 м над морем вблизи берега

Над ровной поверхностью измеренные значения Е (точки) хорошо совпадают с расчетными данными (кривая Ь); над гористой местностью заметно резкое падение напряженности поля, по-видимому, вызванное рассеянием. То же видно из других измерений на волне 1-221 м (рис. 34.4).

Многочисленные измерения показывают, что особенно сложен характер поля на трассах, где расположены города, и в самих городах, где сильно падает напряженность поля.

Аналогично амплитуде, над неоднородной поверхностью сильно усложняется и фазовая структура поля, причем возмущающее действие неоднородности часто носит лишь локальный характер, и с удалением от неоднородности пе накапливается, а сглаживается и не меняет средней величины фазы. Приведенные 1шже примеры подтвер/кдают это заключение.

В одном из опытов, результаты которого показаны па рис. 34.5, проводились измерения скорости радиоволн в степном районе, причем излучатель удалялся в двух направлениях: совершенно ровном (кривая а) и в направлении, на котором имелась неровность в виде балки и дамбы .протя-женностью 100-150 м, глубиной 5-6 и возвышением над .земной поверхностью 2 (кривая Ь) 1149J. В окрестности неровности наблюдались возмущения фазы и ход дифференциальной фазовой скорости радиоволн был нарушен. Отклонения V как положительные, так и отрицательные по отношению к нормальному ее значению постепенно сглаживались с удалением от неровности.

В других онытах, проводившихся в условиях, когда один из пунктов наблюдений находился на берегу моря (на расстоянии от берега ~100 ж).

§ 35. НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ

В реальных условиях приходится сталкиваться с большим разнообразием структур земной поверхности - большим числом типов электрических неоднородностей и геометрических неровностей, тогда как в теории рассматриваются лишь некоторые предельные свойства земной поверхности, в той или иной мере, а иногда хорошо описывающие поле, наблюдаемое в различных опытах, и позволяющие довольно точно его рассчитывать.

Наиболее типичны два предельных случая. Первый соответствует условиям, когда можно принять, что поверхпость имеет большое число достаточно малых, хаотически расположенных неоднородностей и неровностей. Физически это означает, что допускается изотропное нарушение гладкости и однородности земной поверхности, высота неровностей мала по сравнению с длиной волны, или они пологи. Второй случай соответствует условиям,когда имеются хорошо организованные, резко выделяющиеся крупномасштабные неоднородные области, например, переход от суши к морю, или единичные, достаточно большие препятствия и т. п.

Некоторые результаты теоретических расчетов, полученные для указанных случаев, приводятся кратко в этом параграфе. Для более подробпого знакомства с этими вопросами можно обратиться к работе [644].

1. Хаотические неровности и неоднородности

При рассмотрении отражения электромагнитных волн от поверхности Земли в качестве меры ее шероховатости обычно используется хорошо известный критерий Рэлея в оптике

Д2<-(35.1) 16 sm ф

где Az - высота геометрической неоднородности.

Это условие вытекает из требования, чтобы разность путей лучей, отраженных от основания и вершины неоднородности, была меньше или порядка Х/8 (разность фаз меньше эг/4); это обеспечивает близкое к зеркальному отражение радиоволн. Критерием (35.1) можно также пользоваться при расчетах с помощью интерференционных, отражательных формул. Он показывает, что при малых углах скольжения допустимое значение высоты неровности растет. При сильном нарушении этого критерия отраженное поле становится изотропным, диффузным и интенсивность рассеянных волн, как и в оптике, удовлетворяет закону Ламберта - она пропорциональна косинусу угла с нормалью к рассеивающей поверхности. В реальных условиях обычно наблюдаются лишь променсуточпые между диффузным и чистым

а второй - на корабле, детально исследовались влияние неоднородности на фазовую структуру электромагнитного поля и скорость радиоволн. С тыловой стороны излучателя на берегу начинался подъем местности до высоты 50 м. Глубина моря увеличивалась медленно и на расстоянии 250 м от берега достигала 4-10 лt. Полученные над морем кривые равных значений дифференциальной фазовой скорости (рис. 34.6), хотя и имеют сложный характер, все же проявляют общую закономерность, совпадающую с ожидаемым ходом V над ровной местностью. Это видно из рис. 34.7, на котором построены кривые V при постоянных значениях угла а с береговой липией. Естественно, что при нарушениях фазы наблюдались также отклонения значений радиопеленга от истинных (рис. 34. 8). Ошибки радиопелепга имеют более причуд-.ливый характер, чем кривые скорости, по-видимому, вследствие влияния возвышенности, расположенной па берегу за излучателем [872].