Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
САНТИМЕТРОВЫЕ ВОЛНЫ

САНТИМЕТРОВЫЕ ВОЛНЫ

САНТИМЕТРОВЫЕ ВОЛНЫ (СМВ) - радиоволны в диапазоне длинволн 1-10 см (частоты 3-30 ГГц). Влияние ионосферы на распространениеСМВ невелико - поглощение практически отсутствует, а фазовый сдвиг, пропорц. <длине волны, составляет для стандартной дневной ионосферы при вертикальномраспространении волн 3-30 рад. В нейтральной атмосфере имеют место молекулярноепоглощение СМВ водяным паром (слабая линия вращат. спектра водяного парас резонансом на длине волны =1,35 см) и, при наличии облаков и осадков, поглощение в жидкокапельнойфракции. Именно мощные облака и дожди приводят к наиб. существенному поглощениюСМВ, к-рое достигает в зенитном направлении единиц и даже десятков дБ вKB части диапазона СМВ. Коэф. поглощения и преломления в облаках определяютсякомплексной диэлектрич. проницаемостью воды , к-рая в диапазоне СМВ имеет резкую частотную зависимость, а также зависитот темп-ры воды и степени её минерализации. Водная среда для СМВ являетсясильно поглощающей (толщина скин-слоя < 1 см), обладающей большим коэф. <преломления и, следовательно, сильно отражающей и рассеивающей. В безоблачнойатмосфере поглощение СМВ определяет водяной пар.

Преломление СМВ в атмосфере из-за влияния водяного пара превосходитпреломление эл.-магн. волн в оптич. диапазоне и, возрастая с ростом зенитногоугла, достигает значений 30-40'. Загоризонтное распространение СМВ незначительнои связано гл. обр. с волноводным распространением, к-рое возникает в случаях, <когда в приземном слое атмосферы градиент коэф. преломления dn/dh<- 1,57*10^-4 км ^-1. Флуктуации интенсивности СМВ вследствиетурбулентности атмосферы при величине структурной постоянной см ^-2/3 обычно не превышают 5-10%; их поперечный радиус корреляциипорядка размера Френеля зоны -(L- длина трассы). Среди эффектов, возникающих при распространении СМВв атмосфере, следует отметить рассеяние на гидрометеорах (облака, дожди, <снег), к-рое имеет рэлеевский характер, а на длинах волн < 3 см - деполяризацию, возникающую из-за отклонения формы частиц гидрометеоровот сферической.

В качестве источников СМВ используются ламповые и транзисторные генераторы, <генераторы на туннельных и лавинно-пролётных диодах, диодах Ганна, искровойразряд, клистроны, лампы обратной (ЛОВ) и бегущей (ЛБВ) волн, магнетроны, <мазеры на циклотронном резонансе (МЦР). Естеств. источниками СМВ являютсягалактич. и внегалактич. источники, имеющие, как правило, степенной спектр(радиогалактики, квазары, остатки вспышек сворхновых, центр Галактики, <туманности, космич. мазеры на Н ₂ О), а также Луна, планеты (яркостнаятемп-pa к-рых К), атмосфера Земли и земные покровы, спорадич. всплески в околоземномпространстве. Солнце [яркостная темп-pa к-рого в диапазоне смсоставляет Т =4,5*10⁵ К (спокойное Солнце), а в периодывысокой активности увеличивается в 2-3 раза]. Специфика диапазона СМВ -прозрачность ионосферы, возможность реализации узкой диаграммы направленностипри сравнительно небольших размерах антенн, возможность генерации короткихимпульсов, а также низкий уровень помех - привела к широкому использованиюСМВ в радиолокации, радиоастрономии, связи на трассах Земля - космич. аппарат. <Зависимость коэф. поглощения и отражения, а следовательно, и тепловогоизлучения СМВ от диэлектрич. параметров, на к-рые сильно влияет наличиевлаги, а также тот факт, что излучение проникает или формируется в слое, <толщина к-рого пропорц. длине волны, позволяют использовать СМВ для дистанционногозондирования радиолокац. и радиометрич. (по собств. излучению) методами. <Так, с ИСЗ определяются увлажнённость полей и уровень грунтовых вод, толщинаи водозапас снежного покрова, оцениваются характеристики растительногопокрова и прогнозируется урожайность. Определяются также глобальное распределениеатмосферного водяного пара, поле темп-р и степень взволнованности морскойповерхности, скорость ветра, концентрация, тип и возраст морского льда, <его толщина. Измерения рефракции СМВ при радиопросвечивании атмосфер планетс космич. аппаратов используются для восстановления высотных профилей темп-ры, <давления и содержания газовых компонент. СМВ находят применение для определенияподповерхностного профиля темп-ры и глубины промерзания грунта, определенияглубинной темп-ры внутр. тканей тела по измерениям теплового излучения. <СМВ применяются для внутр. нагрева, в частности в медицине для неинвазионноголечения опухолей (гипертермия).

Лит.: Альперт Я. Л., Гинзбург В. Л., Ф е й н б е р г Е. Л., Распространениерадиоволн, М., 1953; Татарский В. И., Распространение волн в турбулентнойатмосфере, М., 1967; Фок В. А., Проблемы дифракции и распространения электромагнитныхволн, М., 1970; Введенский Б. А., Распространение ультракоротких радиоволн, <М.. 1973; Колосов М. А., Шабельников В. А., Рефракция электромагнитныхволн в атмосферах Земли, Венеры и Марса, М., 1976; Губанов В. С., ФинкельштейнА. М., Фридман П. А., Введение в радиоастрометрию, М., 1983; Ш у т к оА. М., СВЧ-радиометрия водной поверхности и почвогрунтов, М., 1986. К. П. Гайкттч.