Мавзу 15. Ер атмосферасида радиотўЛҚинларни тарқалиши

15.2.1 Тропосферанинг ер юзаси радиотўлқинлари
тарқалишига таъсири

Атмосфера рефракцияси ходисаси. Маълумки, тропосфера нобиржинслилигининг ер юзаси тўлқинлари тарқалиш шароитига таъсири атмосфера рефракцияси ходисаси билан узвий боғлиқ. Атмосфера рефракцияси ходисаси ёруғлик нурларининг синиши, демакки, радиотўлқинларнинг хам Ер атмосферасида тарқалиши жараёнидаги синиши оркали белгиланади.

Тропосферада тарқалган радиотўлқинларнинг огиш траекториясининг радиуси
R=n_т ⁄[sinφ(-dn/dh)].

Маълумки, тропосферада n_т ≈1 га тенг. Нур ёйсимон бўлганда sinφ 1 га интилади. Бундан R=10⁶ ∕ (-dn_т/dh) келиб чиқади.

Ушбу ифода шуни кўрсатадики, тропосферанинг пастки қатламларида нурнинг радиус оғиши синишнинг кўрсаткичининг абсолют қиймати билан эмас, балки, баландлик билан синиш кўрсаткичининг ўзгариш тезлиги оркали аникланади. Хосиланинг манфий ишораси синиш коэффициенти баландлик ошиши билан камайган холда эгрилик радиусини мусбат бўлишини, яъни траектория қавариқлиги тепага йўналганлигини кўрсатади. Бутун қалинлиги бўйича градиентнинг доимийлиги билан тавсифланувчи нормал тропосферада радиотўлқинлар траекториясининг айланаси радиуси R=2500 км га тенг бўлган ёй шаклига эга бўлади. Нормал тропосферада радиотўлқинлар ёруғлик нурларига нисбатан кўпроқ синади.
Бунинг сабаби шундаки, доимий диполь моментига эга бўлган чекланган оғирликли сув молекулалари юқори частотали электромагнит майдон
(4*10¹⁴ Гц ...7,5*10¹⁴ Гц) остида ўз йўналишини ўзгартира олмайди. Аксинча, радио тўлқинлар (f < 3*10¹⁴ Гц) диапазонда тебраниш харакатида қутб молекулалари тўлиқ қатнашади ва синиш коэффициентига ўзгариш киритади. Нурли тўлқинлар учун R=50000 км га тенг. Нормал тропосферадан жой олган атмосфера рефракцияси нормал рефракция деб аталади.


Тўғри кўриниш оралиғидаги радиотўлқинлар тарқалишида атмосфера рефракцясини хисобга олиш. Ер шарининг эквивалент радиуси тушунчасига эга бўлиш

Интерференцион формула ишлатилган шароитда кўтарилган узатувчи ва қабул қилувчи антенналар радиотўлқинларининг тарқалишига атмосфера рефракция таъсирини куриб чиқамиз. Маълумки, бундай шароит фақат ультрақисқа тўлқинлар диапазонида учрайди. Ультрақисқа тўлқинлар диапазонда хисоблашнинг кераклиги шунга боғлиқки, интерференцион формулалар қабул пайтида натижавий майдон тўғри ва ердан акс этаётган тескари нурларнинг геометрик йўллари фарқига боғлиқдир. Интерференцион формулаларга асоланган холда радиотўлқинлар тўғри таркалади, хақиқатда радиотўлқинлар эгри чизик траекториялари бўйича таркалади, кўп йулни босиб утади ва нур йўналишининг геометрик фарқига таъсир эиади. Бундан ташқари баландлик ошиши билан радиотўлқинларнинг тарқалиш тезлигига диэлектрик сингдирувчанликнинг узгариши таъсир этади. 15.1-расмда биржинсли атмосферада тўғрибурчак траекторияси бўйича таркалаётган тўғрида-тўғри узатилган ва ердан акс садо бўлиб қайтган радиотўлқинлар кўрсатилган.

15.1-расм. Реал атмосферада радиотўлқинларнинг траекторияси

Нормал тропосферада радиотўлқинлар эгричизикли траектория бўйича таркалади (расмда калин чизик килиб кўрсатилган). Тўғри чизикли траекторияни айланма ейи билан узгартирилиши нур йўналишидаги фарқнинг охирги кийматини кўрсатади. 1933 йилда Скиллинг, Берроуз ва Феррелллар атмосфера рефракция таъсирини оддий хисобини таклиф килишади. Бу шундан иборатки, иккала нур хам тўғри чизик траекторияси бўйича таркалади, фақат ер юзасининг радиуси А бўйича эмас, балки эквивалент радиуси а_э бўйича таркалади. Эквивалент радиуснинг киймати нур билан ер юзаси орасида доимий эгриликни саклаб туриш шарти ва эквивалент схема бўйича аникланади.

Аналитик геометрияда нисбий эгриликни 1/а-1/r айирма билан ифодалашади. Бундан 1/а-1/r = 1/а_э-1/∞ келиб чиқади. Бу ифодадан ернинг эквивалент радиусини формуласини келтириб чиқарамиз
а_э = а / ( 1 – a / R), а_э = а / [ 1 + а (dN/dh) × 10^-6].
Нормал тропосфера рефракцияси шароитида а_э=8500 км. Ер шари эквивалент радиуси тасаввур этилганда, атмосфера бир турда эмаслигини хисобга олиб формулалардан ер радиуси а ва унинг эквивалент кийматларига қараб узгартирилади. Тўғри куриниш масофасини аниклаш формуласи куйидаги куринишга эга бўлади
.
15.1-жадвалда Ернинг эквивалент радиус кийматлари ва турли хил тропосфера рефракцияларининг реал ва эквивалент траекториялари келтирилган. Ерни юзаси эгри холати хисобга олинмагандагина атмосфера рефракциясини хисобга олмаса бўлади (фақат узаткичдан унча узок бўлмаган масофалардагина).
15.1-жадвал.