Как распространяются радиоволны

Ответ:

Радиоволны излучаются через антенну в пространство и распространяются в виде энергии электромагнитного поля. И хотя природа радиоволн одинакова, их способность к распространению сильно зависит от длины волны.
Земля для радиоволн представляет проводник электричества (хотя и не очень хороший). Проходя над поверхностью земли, радиоволны постепенно ослабевают. Это связано с тем, что электромагнитные волны возбуждают в поверхности земли электротоки, на что и тратится часть энергии. Т.е. энергия поглощается землей, причем тем больше, чем короче длина волна (выше частота). Кроме того, энергия волны ослабевает еще и потому, что излучение распространяется во все стороны пространства и, следовательно, чем дальше от передатчика находится приемник, тем меньшее количество энергии приходится на единицу площади и тем меньше ее попадает в антенну.
Передачи длинноволновых вещательных станций можно принимать на расстоянии до нескольких тысяч километров, причем уровень сигнала уменьшается плавно, без скачков. Средневолновые станции слышны в пределах тысячи километров. Что же касается коротких волн, то их энергия резко убывает по мере удаления от передатчика. Этим объясняется тот факт, что на заре развития радио для связи в основном применялись волны от 1 до 30 км. Волны короче 100 метров вообще считались непригодными для дальней связи.
Однако дальнейшие исследования коротких и ультракоротких волн показали, что они быстро затухают, когда идут у поверхности Земли. При направлении излучения вверх, короткие волны возвращаются обратно

Ионосфера. На расстоянии более 80 км от земной поверхности располагается ионосфера, которая простирается до высоты 450-800 км и постепенно переходит в космическое пространство. Ионосфера изобилует электрически заряженными частицами электронами и ионами, возникающие вследствие ионизации (распад нейтральной молекулы воздуха). Ионизация вызывается в первую очередь ультрафиолетовым и рентгеновским излучениями Солнца.

Высота ионизированных слоев и концентрация электронов в них зависят от интенсивности солнечных лучей, от времени суток и года. Днем ионизация сильнее, чем ночью. летом сильнее, чем зимой.

Благодаря присутствию электрически заряженных частиц –ионов верхняя зона атмосферы становиться электрическим проводником, который отражает электромагнитные волны определенной частоты.

Ионосферные слои– это области в атмосфере, в которых достигаются максимальные значения концентрации свободных электронов (т.е. их числа в единице объема). Электрически заряженные свободные электроны и ионы, возникающие в результате ионизации атомов атмосферных газов, взаимодействуя с радиоволнами, могут изменять их направление, отражая или преломляя их, и поглощать их энергию

На высоте около 70-90 км в дневное время образуется так называемый слой D отсутствующий ночью. Следующий идет слой Е в котором наблюдается большая концентрация электронов на высоте 90-125 км. Выше лежит слой F который летом в дневное время разделяется на слои F1 и F2. Достаточная (для обеспечения отражающих свойств) ионизация в слое F1 возникает на высоте около 200 км, а в слое F2 200-400 км.

Ионизация растет от слоя к слою и достигает своего максимума в слое F2 (на высоте примерно 400 км). За слоем F2 ионизация уменьшается и наконец совершенно исчезает.

Так как изменение высоты слоев ионосферы происходит через значительные отрезки времени практически это не мешает при приеме радиосигналов.

Достигнув ионизированного слоя радиоволна преломляется в сторону земли из-за изменения скорости распространения.

Отражаясь от ионосферы радиоволны могут преодолевать многие тысячи километров огибая земной шар громадными скачками в тысячи километров отражаясь попеременно от поверхности ионизированного газа и от поверхности Земли или воды. Степень преломления зависит от плотности ионизации, от угла падения пространственной волны и ее длины (чем длиннее радиоволна тем сильнее она преломляется). Преломление радиоволн тем меньше, чем короче их длина.

В отличии от поглощения радиоволн в земле степень поглощения радиоволн в ионосфере с увеличением частоты уменьшается, а не возрастает.

С увеличением частоты падающая волна всё глубже проникает в слой ионосферы.