Ионосфера и распространение радиоволн » Детская энциклопедия (первое издание)

Полярные сияния

Современные радиолампы

Теперь мы сможем ответить на поставленный выше вопрос —как распространяются в ионосфере радиоволны.

Прежде всего нужно сказать, что волны разной длины распространяются по-разному.

Короткие волны, например, преломляются в ионосфере, отклоняются от своего первоначально прямолинейного пути, искривляются и возвращаются на Землю.

Но степень преломления зависит в первую очередь от длины волны. Более длинные волны преломляются сильнее, более короткие — слабее. Дальше всего с помощью ионосферы распространяются короткие волны длиной от 8 до 15 м.

Представление о том, что чем короче волна, тем в меньшей степени она может «огибать» земной шар, не претерпело изменений. Действительно, путь короткой волны короток — он измеряется десятками километров. Далее начинается «мертвая зона». Поверхностные волны сюда не доходят, а преломленные в ионосфере возвращаются на Землю на большом расстоянии от передатчика за пределами «мертвой зоны», которая может измеряться сотнями километров. Но, пропутешествовав через ионосферу, волна не «успокаивается». Коснувшись Земли, она отражается от ее поверхности и снова устремляется к ионосфере, где отражается снова, и т. д.

Так, путем многократных отражений, радиоволна может несколько раз обогнуть земной шар.

По-иному ведут себя ультракороткие волны. Если сравнительно длинные волны преломляются в ионосфере, то волны короче 10—15 м пронизывают ее насквозь и безвозвратно уходят в межпланетное пространство. Из всех видов радиоволн ультракороткие волны стоят в спектре электромагнитных волн ближе всего к световым лучам, поэтому у них много сходства. Они почти не огибают земной поверхности и распространяются прямолинейно в пределах прямой видимости. Поэтому дальность действия ультракоротковолновых станций невелика. Однако нельзя сказать, чтобы эти волны были бесполезны для радиосвязи. Наоборот, их использование имеет много преимуществ.

Поскольку такие волны распространяются только в пределах прямой видимости, они не мешают работе других радиостанций, использующих те же волны и расположенных за горизонтом.

Поэтому уже на расстоянии 150—300 км можно устанавливать другую станцию, работающую на той же волне, — помех не будет. Это означает, что одна и та же частота может быть использована многократно, а общее количество радиостанций — во много раз увеличено.

Но есть еще одно обстоятельство, позволяющее работать на ультракоротковолновом диапазоне сразу огромному числу станций. Дело в том, что узкий диапазон волн длиной от 10 до 5 м охватывает полосу частот от 30 до 60 Мгц, т. е. 30 Мгц. В то же время весь диапазон длинных и средних волн (2000—200 м) соответствует частотам от 1,5 до 15 Мгц, т. е. всего 13,5 Мгц. Это значит, что чем короче волна, тем больше станций разместится на «одном метре».

Мы уже говорили о том, что частоты соседних радиовещательных станций отличаются друг от друга на 9—10 кгц. Отсюда следует, что для нормальной работы станции, т. е. для того, чтобы в полосу пропускания одной не «залезал» частотный спектр другой станции, полоса каждой должна быть несколько меньше, чем 9 кгц.

Поэтому ультракоротковолновый диапазон открывает для радиосвязи неограниченные возможности: его полоса частот составляет примерно 30 миллионов килогерц. В ней можно расположить в 1000 раз больше радиостанций, чем в диапазонах длинных, средних и коротких волн, вместе взятых.

Ультракороткие волны, называемые обычно УКВ, обладают еще одним интересным и важным свойством, которому они обязаны своей малой длиной и близостью к световым лучам.

Вспомним, что происходит в автомобильной фаре или прожекторе. Свет от лампочки, расположенной в фокусе рефлектора, собирается в узкий пучок лучей, который можно послать в любом направлении, причем яркость такого сфокусированного пучка намного превышает яркость лампочки.

Примерно то же самое можно проделать с радиоволнами УКВ диапазона. Можно построить зеркала-антенны, собирать и посылать радиоволны узкими пучками.

Построить такую антенну для длинных волн невозможно — слишком велики были бы ее размеры, так как диаметр зеркала должен быть намного больше длины волны. Чем меньше длина волны, тем легче создать направленную антенну, тем в более узкий и «яркий» пучок можно собрать радиоволны.

Эта особенность позволила успешно использовать ультракороткие волны в первую очередь для радиолокации, радиорелейной связи, телевидения и других областей, требующих направленного излучения.

И еще одно свойство выгодно отличает волны УКВ диапазона — малые помехи радиоприему. Этим, в частности, объясняется то, что в последние годы даже дешевые приемники наряду с обычными диапазонами снабжаются одним или несколькими ультракоротковолновыми диапазонами.

Самые короткие волны радиоспектра — миллиметровые — обладают всеми особенностями распространения УКВ, но, в отличие от них, сильно поглощаются атмосферой. Для волн короче 1 см туман, дождь, облака уже являются помехой и сильно ограничивают дальность распространения.

Правда, для некоторых длин волн имеются «окна» и более короткие волны ослабляются меньше, чем более длинные.

Волны короче 1 мм очень сильно затухают в атмосфере также за счет молекулярного поглощения. Только в области видимого света (длина волны около 1 микрона) появляется «оптическое окно».

Такие же «окна» имеются и в спектре инфракрасных (тепловых) лучей.

Таким образом, мы видели, что волны радиодиапазона ведут себя по-разному, обладают разными свойствами распространения, и поэтому каждый участок этого диапазона находит свое специальное применение там, где лучше всего могут быть использованы его особенности.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Полярные сияния

Современные радиолампы

Что такое радиоволны?

А что собой представляют радиоволны? Образно представить можно, но мне захотелось узнать об этом явлении побольше. Сразу хочу сказать, что во всем прочитанном нет такого, что перевернет мир, или вас. Это статья что бы вспомнить, или чтобы узнать, если вы новичок,

Радиоволны делятся на частотные диапазоны это: длинные волны, средние волны, короткие волны, и ультракороткие волны.

Длинные волны. Волны этого диапазона называются длинными, поскольку их низкой частоте соответствует большая длина волны. Они могут распространяться на тысячи километров, так как способны огибать земную поверхность. Поэтому многие международные радиостанции вещают на длинных волнах.

Средние волны распространяются не на очень большие расстояния, поскольку могут отражаться только от ионосферы (одного из слоев атмосферы Земли). Передачи на средних волнах лучше принимают ночью, когда повышается отражательная способность ионосферного слоя.

Короткие волны многократно отражаются от поверхности Земли и от ионосферы, благодаря чему распространяются на очень большие расстояния. Передачи радиостанции, работающей на коротких волнах, можно принимать на другой стороне земного шара.

Ультракороткие волны (УКВ) могут отражаться только, от поверхности Земли и потому пригодны для вещания лишь на очень малые расстояния. На волнах УКВ-диапазона часто передают стереозвук, так как на них слабее помехи.

Вот на рисунках вверху волна изображена в виде полосы, а вот как она выглядит на самом деле.

Длинные волны — — — — — Короткие волны
150-300 кГц — — — — — 2300-26 100 кГц
(1000 — 2000 м) — — — — — (11 — 130 м)

Средние волны — — — — — Ультракороткие волны
525 — 1700 кГц — — — — — 87 — 108 МГц
(180 — 570 м) — — — — — (2,5 — 3,5 м)

Ну ладно допустим, все это поняли, поговорим о передатчиках и антеннах.

Передатчик излучает радиоволны модулированными, т. е. измененными так, что они несут звуковой сигнал.

Модуляция. Чтобы радиоволны несли сигнал звуковой частоты, их модулируют этим сигналом. Модуляция бывает двух видов: амплитудная (АМ) и частотная (ЧМ). О модуляции ниже.

Амплитудная — — — — — Частотная
модуляция — — — — — модуляция

Антенна. В антенне под воздействием радиоволн возникают электрические колебания той же частоты, что и у радиоволны. Скажем, антенна расположена в верхней части башни передающего радиоцентра. Электрический ток, проходящий по антенне то вверх, то вниз, возбуждает радиоволны, которые расходятся во всех направлениях. Передающие антенны устанавливают на возвышенных местах, чтобы увеличить дальность передачи.

Здесь упоминалось слово частота, если кто-то забыл то:

Частота — это число повторений чего-либо в единицу времени. Частота волны — это число ее максимумов, проходящих за одну секунду через фиксированную точку. Частота измеряться в герцах (Гц). Один герц — это одно повторение в секунду.

Расскажу об Амплитуде, так как это надо знать, чтобы понять АМ и ЧМ.

Амплитуда — это максимальное отклонение от положения равновесия при колебаниях.
Так, амплитуда волны, бегущей по поверхности воды, равна высоте ее гребня над поверхностью.

Амплитудная модуляция.
При такой модуляции изменяют амплитуду несущей волны в соответствии с напряжением сигнала звуковой частоты. Амплитуда несущей волны увеличивается, когда увеличивается напряжение сигнала звуковой частоты, и уменьшается, когда уменьшается это напряжение. До модуляции несущая волна имеет постоянные амплитуду и частоту. Ее частота намного больше звуковой частоты.

Частотная модуляция.
При такой модуляции изменяют частоту несущей волны в соответствии с напряжением сигнала звуковой частоты. Частота несущей волны увеличивается при увеличении напряжения этого сигнала и уменьшается при его уменьшении. При частотной модуляции меньше помех, но радиостанции приходиться работать в УКВ-диапазоне. Это связано с тем, что частота несущей волны должна быть во много раз больше звуковых частот.

Теги:

• Радиоприем

Длинные и короткие волны

[ Назад ][ Главная ][ Вверх ][ Далее ] Нажмите здесь, чтобы заказать радарное оборудование онлайн ДЛИННЫЕ И КОРОТКИЕ ВОЛНЫ Волны классифицируются по их длине, амплитуде, и скорость. Длина волны — это измеренное расстояние (в градусах долготы) между последовательными волнами. Измерение обычно берется из корыта до впадины, от хребта до хребта или из любой точки одна волна в одну и ту же соответствующую точку на следующая волна. Амплитуда составляет половину волны общий диапазон, который измеряется в градусах широты от вершины хребта до основания впадина. Рисунок 8-3-1 иллюстрирует измерение длина волны и амплитуда на длинной волне. Также обратите внимание на короткую волну на длинной волне. скорость волн обычно определяется их длиной. Чем длиннее волны, тем медленнее они движутся, и наоборот. Длинные волны Важная особенность западных ветров в обоих полушариях, длинные волны имеют длину от 50 до 120 долготы, имеют большие амплитуды и Рисунок 8-3-1. Иллюстрация длинной и короткой волны и измерения длины и амплитуды длинной волны . медленно движется. В общей схеме полушария есть обычно существуют четыре или пять длинных волн в любое время. Однако бывают времена когда их семь или меньше, чем три. Узор — это постоянная черта, а волны не появляются или быстро исчезают. Изменение количество волн в паттерне имеет большое значение. Чем меньше цифр, тем прогрессивнее — это погодные условия на поверхности. чем больше число, тем более застойная погода узоры. Именно в эти периоды продлевается хорошая или плохая погода влияет на регион. количество волн и изменения модели часто обсуждались на брифингах для метеорологов. Новый длинные волны формируются из коротких волн или изменяющихся синоптическую ситуацию, а их развитие связано с развитием новых интенсивных кровообращение на более низких уровнях. Поскольку некоторые короткие волны имеют большую амплитуду, часто трудно отличить их от длинных волны. Кроме того, практически невозможно идентифицировать типы волн (длинные или короткие) на одном графике. Серия графиков за период от 3 до 5 дней лучше всего для этого. Обычно этого времени достаточно для большинства короткие волны, чтобы двигаться через более медленные длинные волны узор, тем самым различая Два типа. Длинные волны имеют нормальное движение на 40N около 2 долготы в день в весной до менее 1 в день осенью. Они также могут стать стационарными или даже регрессировать. Поскольку амплитуда длинных волн увеличивается с высота в пределах тропосферы (более 300 м чем на более низких уровнях) лучше всего подходит длинноволновая модель идентифицируется на уровне 300 мб. Здесь волновые контуры приближаются к своей максимальной амплитуде, и общий рисунок ровный (без короткой волны искажение). Увеличение амплитуды с высотой также отличает длинные волны от коротких волн. Короткие волны часто исчезают с высотой и не может быть обнаружен выше 500 мб. Это объясняется температурными режимами, связанными с двумя типами волн. С длинными волнами, желоба холодные, а хребты теплые; в обратное верно для коротких волн. Синоптически длинные волны связаны с числом погодных явлений. Рисунок 8-3-2 иллюстрирует многие отношения. Проще говоря, погода между длинноволновой впадиной и гребень вниз по течению (участок желоба) более подходит быть плохой, чем погода между корытом и верхний гребень (сектор гребня). Рис. 8-3-2. Длинные волны и связанные с ними погодные условия.   Короткие волны Наложение на длинноволновые контуры данных аэрологических карт, скажем, 500 мб, многочисленные короткие волны. Десять и более коротких волн присутствуют в полушарие большую часть времени. у них короче длины волн и меньшие амплитуды и двигаться быстрее длинных волн. Они двигаются в том же направление как ток, в котором они встроены. Их движение на восток очень близко к этому. потока 700 мб. Их обычное движение порядка 8 долгот в день летом и 12 в день зимой. Короткие волны прогрессивны. и никогда не ретроградный. Их корыта теплые, а их гребни холодные; следовательно, они делают не распространяются на большие высоты и являются наиболее преобладающими в нижней половине тропосферы (500 мб и ниже). Короткие волны сильно влияют на длинные волны. Они демпфировать (сглаживать) гребни длинных волн по мере их движения по ним, и в то же время короткая волна ослаблен. Когда короткая волна приближается к длинноволновая впадина, короткая волна усиливается и усиливается длинноволновая впадина. Это последнее событие часто приводит к образованию поверхности система низкого давления (циклогенез). расположение коротких волн совпадает с закрытые по высоте центры падения (желоба) и высота центры подъема (хребты) разности времени 700 или 500 мб диаграмма. [ Назад ][ Главная ][ Вверх ][ Далее ]

Радиационный баланс Земли | Управление научной миссии

Энергия, поступающая, отражаемая, поглощаемая и излучаемая системой Земли, является составной частью радиационного баланса Земли. Основываясь на физическом принципе сохранения энергии, этот радиационный баланс представляет собой учет баланса между поступающим излучением, которое почти полностью представляет собой солнечное излучение, и уходящим излучением, которое представляет собой частично отраженное солнечное излучение и частично излучение, испускаемое земной системой, в том числе атмосфера. Несбалансированный бюджет может привести к повышению или понижению температуры атмосферы и, в конечном итоге, повлиять на наш климат. Единицами энергии, используемыми для измерения этого входящего и исходящего излучения, являются ватты на квадратный метр (Вт/м2).

ПРИХОДЯЩЕЕ СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Приходящее ультрафиолетовое, видимое и ограниченное количество инфракрасной энергии (вместе иногда называемой «коротковолновым излучением») от Солнца управляют климатической системой Земли. Часть этого поступающего излучения отражается от облаков, часть поглощается атмосферой, а часть проходит на поверхность Земли. Более крупные аэрозольные частицы в атмосфере взаимодействуют с радиацией и поглощают ее, в результате чего атмосфера нагревается. Тепло, выделяемое при этом поглощении, излучается в виде длинноволнового инфракрасного излучения, часть которого уходит в космос.

ПОГЛОЩЕННАЯ ЭНЕРГИЯ

Солнечное излучение, проходящее через атмосферу Земли, либо отражается от снега, льда или других поверхностей, либо поглощается поверхностью Земли.

Испускаемое ДОЛГОВОЛНОВОЕ излучение

Тепло, возникающее в результате поглощения входящего коротковолнового излучения, испускается в виде длинноволнового излучения. Излучение от нагретых верхних слоев атмосферы вместе с небольшим количеством от поверхности Земли излучается в космос. Большая часть испускаемого длинноволнового излучения нагревает нижние слои атмосферы, которые, в свою очередь, нагревают поверхность нашей планеты.

ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ

Парниковые газы в атмосфере (такие как водяной пар и углекислый газ) поглощают большую часть испускаемого Землей длинноволнового инфракрасного излучения, которое нагревает нижние слои атмосферы. В свою очередь, нагретая атмосфера излучает длинноволновое излучение, часть которого направляется к поверхности Земли, сохраняя нашу планету теплой и в целом комфортной. Увеличение концентрации парниковых газов, таких как двуокись углерода и метан, увеличивает температуру нижних слоев атмосферы, ограничивая выход испускаемой радиации наружу, что приводит к «глобальному потеплению» или, в более широком смысле, к глобальному изменению климата.

Авторы и права: НАСА/Центр космических полетов имени Годдарда Студия научной визуализации

РАДИАЦИЯ И КЛИМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Чтобы понять изменение климата, ученые должны также определить, что вызывает изменения радиационного баланса Земли. Прибор «Облака и система лучистой энергии Земли» (CERES) на борту спутников НАСА «Аква» и «Терра» измеряет коротковолновое излучение, отраженное и длинноволновое излучение, излучаемое в космос, достаточно точно, чтобы ученые могли определить общий радиационный баланс Земли.