4.1.Электрические свойства земной поверхности

1. 4.1.Электрические свойства земной поверхности.
Вид земного покрова εrзм σrзм см/м
Морская вода 80 1-6
Пресная вода рек и озер 80 10 ÷10-2
-3
Влажная почва 10-30 3*10-3÷3*10-2
Сухая почва 3-6 1*10-5÷5*10-3
Мѐрзлая почва 3-6 10-3÷110-2
Снег (t = -60°C) 1 10-6
Лѐд(t = -60°C) 4-5 10-2÷10-1
Эти свойства оцениваются μrзм , εrзм , σrзм.
Считать, что все виды земной поверхности немагнитные и μrзм = 1.
Изменения только εrзм и σrзм
Установлено, что основным механизмом изменения электрических
свойств является способность поглощения влаги Землей.
Сказать о морской воде, ее проводимости.
В таблице приведены ориентировочные значения σrзм и εrзм для
типичных видов земных покровов и волн длиннее 1м.
Величины εrзм , σrзм не дают полной характеристики условий
распределении радиоволны в земле и вдоль еѐ поверхности.
Среды делятся на проводники и диэлектрики не по значениям ε rзм и
σrзм, а по соотношению плотности токов смещения Jcм и проводимости Jпр
(4.1.)
Согласно первому уравнению Максвелла:
(4.2.)
εа – абсолютная диэлектрическая проницаемость земли.
ω – круговая частота поля = 2πf.
Принято: если , то влияние тока проводимости мало и почти
можно считать диэлектричной.
если - то почва проводника.
Электрические свойства земли оцениваются относительной
комплексной диэлектрической проницаемостью:
(4.3.)
1

2. Расчеты показывают, что для СМ и ДМ поддиапазонов все виды
земной поверхности можно считать диэлектриками.
Исключение составляет морская вода для дм волны, когда Jcм = Jпр.
Для волны λ>200м поверхность Земли по своим свойствам близка к
проводнику.
Условия распространения земной волны зависит от глубины
проникновения в землю, поскольку электрические параметры Земли
неоднородны по глубине.
Глубина проникновения – это расстояние, на котором в ℓ раз
уменьшается амплитуда поля.
Таблица 4.1.
f λ ГЛУБИНА ПРОНИКНОВЕНИЯ
МГц м
морская вода влажная почва сухая почва
εrзм=80, σзм=1 εrзм =10, σзм=10-2 εrзм =5, σзм=10-3
0,1 3000 0,8 15 59
3 100 0,14 5 17
10 30 0,08 2 9
Из таблицы видно, что связь, как в морской воде, так и в земной
поверхности невозможна.
рис 4.1.
При решении задач распространения радиоволн вдоль границы воздух-
земля существенное значение имеет величина εrзм.
(4.4.)
Обычно εrзм ≈ 10 и равна 2...5 для сухого песка см λ
При выполнении неравенства (1) решение задачи о распространении
радиоволн вдоль земли можно вести с заменой точных граничных условий
приближенными граничными условиями Леонтовича-Щукина.
Сущность их состоит в том, что
(4.5.)
Ė вt
E Ė
H вt
E
, где – и - тангенсальные составляющие поля в воздухе,
2

3. (4.6.)
, т.к. для земли μазм = μ0, то:
(4.7.)
, т.е
- приближенное граничное условие для земли.
Они упрощают решение задачи о распространение радиоволн, решая
уравнения Максвелла только для воздуха.
Способность земной поверхности отражать радиоволны также связана с
ė rзм
e
.
Коэффициент отражения:
(4.8.)
При параллельной поляризации поля относительно плоскости падения
или вертикальной относительно поверхности падения
R θ
R
1 θ┴
π
R||
θ║
2 ∆
π/2
Рис 4.2. Рис 4.3.
Характер изменения модуля и аргумента коэффициента отражения
3

4. 4