大气波导现象的研究

大气波导是对流层环境中形成陷获折射的一种异常大气结构,它具有超长水平尺度特征和显著的天气背景,主要是由于大气的逆温和逆湿引起的,即水汽密度随高度增加迅速下降和温度随高度增加而升高。有利于大气波导形成的主要天气过程包括:海面蒸发、高压下沉、锋面过程、夜间辐射逆温和平流作用等。

大气波导发生时,近地层中传播的电磁波受大气折射影响其传播轨迹弯向地面,当曲率超过地球表面曲率时电磁波会部分地被陷获在一定厚度的大气薄层 ( 即波导层 ) 内,就像电磁波在平板介质波导中传播一样,这种电磁波的陷获折射传播现象称为大气波导传播。

大气波导环境的存在改变了电磁波传播路径和范围,使通信、探测、导航等系统出现了一些特殊的传播特征,如雷达出现超视距传播和探测盲区。为了充分利用和有效避免大气波导效应,科学家进行了许多研究。

大气波导现象的影响与应用:

1. 大气波导现象对二次雷达的影响

二次雷达是空中交通管制系统的基本组成设备之一,它向目标发射询问信号,机载应答机接收询问信号,然后发送回应答信号,二次雷达接收应答信号,完成检测和识别目标。在实际使用中,二次雷达不容易受气象和地物的干扰,但是,沿海区域经常出现的大气波导现象,会使二次雷达的作用距离大大增加,如果处理不当,不但不会提高探测距离,而且会对正常目标的监视产生干扰。

2. 大气波导现象对船载电子信息系统的影响

大气波导现象在海洋环境中最常出现,能够将电磁波负折射,电磁波在一定厚度大气波导层次中,形成电磁波大气波导传播,船载电子信息系统除了短波通信以外,其它通信频率都在高额段以上,大气波导对船载电子信息系统传播具有重要影响。

3. 大气波导可应用于通信对抗

海上通信信号具有密集度高、复杂性强的特点,尤其在大气波导环境下,电磁波的超视距传播在增大有效通信距离的同时也增大暴露目标的概率,尤其在舰艇选择隐蔽行动时,如果海面存在大气波导,选取的通信参数可实现超视距通信,则无法达到隐蔽目的。因此,在海上静默反侦察时,若遇到大气波导现象,应按照大气波导超视距传输的条件要求,选取不能超视距通信的参数。

大气波导虽然对人类活动有一定影响,但只要多多研究,相信不久的将来它可以成为人类文明发展的好帮手。

本文由石家庄藁城区兴安镇中学高级教师崔会欣进行科学性把关。