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2017年12月16日 星期六

丁酉(鸡)年十月廿九

电磁波在湍流大气中的传播 - 电磁波在湍流大气中的传播 [回目录]

电磁波在湍流大气中的传播 - 正文 [回目录]

  大气是一种随机变化的连续介质。由于大气的湍流运动,以及温度、密度的小尺度变化,造成大气折射率(见无线电波的空气折射率)空间分布的不均匀性和时间上的不规则变化。大气折射率不均匀,使电磁波偏离原来的传播方向,这也是一种散射现象。研究电磁波(包括光波)在湍流大气中传播时所发生的各种现象及其规律性,是电磁波传播理论的一个组成部分,也是大气光学无线电气象学的一个基本问题。
  大气湍流对电磁波传播的影响人们早有认识。1959年苏联学者В.И.塔塔尔斯基在实验观测的基础上,将大气湍流的统计理论用于电磁波在随机介质中的传播问题,得到了小扰动近似下波动方程的解,奠定了电磁波在湍流大气中传播理论的基础,至今仍被广泛采用。
  根据小扰动近似理论,大气折射率的不均匀性对电磁波的散射强度,与电磁波波长λ的四次方成反比,与一定尺度的大气折射率起伏强度成正比,与对散射角θ方向上的散射起作用的不均匀结构的尺度 l及半波长成正比,与sin(θ/2)成反比。60年代以来进行了大量的激光传输实验,证实了塔塔尔斯基的小扰动近似理论适用于弱湍流条件,同时又提出了一系列新理论(如改进的几何光学方法,场论的重整化技术,互相干函数理论等),企图解释强湍流条件下电磁波的传播特征,但都没有取得完全满意的结果。因此,关于强湍流条件下的电磁波传播理论,仍需要进一步发展和完善。电磁波在湍流大气中的传播理论,在天文观测、电波通信、无线电导航、雷达跟踪、激光大气传输、大气遥感等方面都有重要的应用。

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更新时间 : 2009-02-18

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