г. и 6 в

г и 6 8

частота, игц

W 20

Рис. 38.16. Зависимости относительного значения модуля спектральной плотности атмосферика на различных расстояниях (п ггм)

а - окспериментальная; б - теоретическая

Рис. 38.17. Кривые зависимости oTHOCHTCJjbHoro значепия модуля спектральной плотности атмосферика на различных расстояниях (в км)

Иамеренип проводились в Москве, а - эксперимент; Ь - теория

Частота, гц

Рис. 38.18. Амплитудные спектры атмосфериков, рассчитанные теоретически (а) в сферическом волноводе и полученные экспериментально (б) J - на расстояниях 2000 пм\ а - 3000 км; з - еООО км

Рис. 38.19. Осциллограмма атмосфериков с низкочастотным хвостом

характеризующие распространение электромагнитных волн радиодиапазона и сверхнизкой частоты, кратко излагаются ниже.

При синтезе форм атмосфериков в диапазоне 500-30 ООО ец можно использовать значения волновых чисел S, приведенные в табл. 38.1 и 38.2, и формулы (37.4) и (37. 20), а на частотах, меньших 500 гг,-формулу (37. 25).

Результаты расчетов временной формы Е {t, г) атмосфериков на различных расстояниях г от источника показаны на рис. 38.14, где можно проследить ожидаемую эволюцию сигналов с удалением от молниевого разряда. На расстояниях г 1000 км сигналы Е (t, г) в сферическом и плоском волноводах практически не различаются. При г > 1000 -f- 2000 км это отличие становится заметно, а на расстояниях г 3000 км правильную форму сигналов необходимо уже рассчитывать с использованием функции распространения для сферического волновода.

Интересно здесь также сравнить результаты теоретических расчетов Е {t, г) с сигналами, наблюдаемыми в различных случаях. Соответствующее сравнение дано на рис. 38.15. Видно достаточно хорошее сходство между осциллограммами и результатами расчетов, свидетельствующее о том, что теория учитывает основные особенности распространения спектра волн, формирующих атмосферик. Следует иметь в виду, что на частотах, меньших 1-2 кгц, требуется дальнейший теоретический анализ сигналов Е (t, г) с учетом просачивания волн этой частоты через ионосферу и спектра самого источника при / 1-2 кгц.

Экспериментальное сравнение модуля спектральной плотности атмосфериков с теоретическими расчетами также дает хорошее совпадение (рис. 38.16-38.18).

Спектры сигналов имеют резко выраженные максимумы в области частот 60-100 гц и 6-8 кгц и минимум на частотах 1-4 кгц. Наиболее важным результатом гармонического анализа атмосфериков является определение средней фазовой скорости электромагнитных волн в диапазоне низких частот (см. § 39).

В заключение укажем, что рассмотренные здесь атмосферики составляют лишь одну часть этих сигналов, которую можно назвать высокочастотной, имеющую продолжительность порядка 0,5-1 мсек. Однако .-а этой частью сигнала часто следует низкочастотный хвост , длительность которого достигает 10-15 мсек и более (рис. 38.19). Эта часть сигнала формируется главным образом волнами, частоты которых меньше 500-1000 гц. Теоретически форма сигналов в этом диапазоне частот еще мало исследована.

§ 39. НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Зависимость амплитуды поля длинных радиоволн

от расстояния

На длинных волнах уже на близких расстояниях от излучателя как днем, так и ночью проявляется интерференционный характер поля в зависимости от расстояния. На более высоких частотах, как в случае, изображенном на рис. 39.1, квазипериодические колебания поля становятся заметными на расстояниях от излучателя, составляющих 100 длин волн и более, и усиливаются с ростом расстояния. Эти вариации поля можно, в частности, интерпретировать как результат суперпозиции прямой и однократно отраженной от ионосферы волн. Действительно, коэффициент отражения возрастает с увеличением угла падения волны на ионосферу, что приводит к усилению влияния отраженной волны. Кроме того, анализ результатов таких измерений показывает, что колебания поля происходят часто около кривой Е (г) прямой волны.

На более низких частотах колебания поля более глубокие и становятся заметными, начиная с расстояний в несколько длин волн от излучателя. Так, в измерениях на частоте 16 кгц (AtlS 700 м) (рис. 39.2) амплитуда поля изменялась на 25% уже на расстоянии 5-6 X от излучателя, тогда как на рис. 39.1 колебания примерно в 10% стали заметными лишь на расстоянии г70 X, а колебания в 25% - при гИО X.

Другие примеры результатов исследований амплитуды поля на длинных радиоволнах показаны на рис. 39.3 и 39.4, где они сравниваются с теоретическими зависимостями Е (г). Легко заметить, что на расстояниях г 3000 км степень совпадения теоретических результатов с экспериментальными данными очень хорошая и в общем одинаковая для плоского и сферического Волноводов.

С увеличением расстояния ход папрянсеппости поля постепенно сглаживается и примерно одинаков на различных частотах; амплитуда поля несколько больше на более низких частотах.

tE-r) 3

300 t*0D 500 600 Расстояние, кац

800 >

(Ет) 25

20 /5 Ю 5

Рис. 39.1. Произведение напряженности поля на расстоя-1тие г от излучатели

Измерено на частоте 85 кгц 3500 м)

Рис, 39.2. Зависимость (Ег) от расстояния

Измерено на частоте 16 кгц (X18 700 м)

ЮО 200 300 Ш 500 600

Расстояние, км