Рассеяние радиоволн. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Рассеяние радиоволн - образование вторичного излучения, источниками к-рого являются неоднородности вещества, возбуждаемые полем первичной волны. Степень когерентности излучения таких вторичных источников определяется корреляц. связями поля не-однородностей среды. Интерференция вторичных волн вызывает образование сложной дифракц. картины распределения рассеянного поля, зависящей от структуры неоднородностей. Динамика и эволюция поля неодно-родностей приводят к соответствующей изменчивости его дифракц. картины, к флуктуациям параметров волны. Для матем. описания рассеяния эл--магн. волн на случайных неоднородностях в макроскопич. теории используются Максвелла уравнения ,в к-рых диэлектрич. проницаемость среды e(r, t) является случайной функцией координат и времени. Корреляц. функции случайного поля флуктуации De(r, t) определяют угловой и частотный спектры рассеянного поля, колебания его интенсивности, амплитуды, фазы, поляризации. Так, при распространении плоской волны ср. интенсивность рассеянной в заданном направлении волны характеризуется сечением рассеяния, к-рое определяется спектральной плотностью флуктуации проницаемости

Величина s(q) определяет интенсивность рассеяния единицей рассеивающего объёма в единичный телесный угол, k₁, k₂ - волновые векторы падающей и рассеянной волн, q - угол между ними (угол рассеяния), w - круговая частота волны, c - угол между вектором электрич. поля в первичной волне и вектором k₂. Спектральная плотность

является фурье-преобразованием корреляц. функции флуктуации диэлект-рич. проницаемости.

На практике Р. р. играет двоякую роль. С одной стороны, оно приводит к ослаблению первичной волны, с другой - рассеянные в разл. направлениях волны вызывают увеличение поля в пунктах, куда оно не проникает в отсутствие рассеяния вообще, и могут, т. о., быть использованы для радиосвязи. Напр., благодаря Р. р. на флуктуациях электронной плотности в ионосфере возможна загоризонтная КВ-связь на расстояниях более 2000 км, что значительно превышает возможности чисто дифракц. проникновения поля за горизонт (см. Загоризонтное распространение радиоволн). Аналогично рассеяние волн на турбулентных неоднородностях тропосферы также способствует увеличению поля далеко за горизонтом. Явление Р. р. широко используется для целей дистанц. исследования свойств среды. Напр., Р. р. на тепловых флуктуациях электронной плотности позволяет измерить концентрацию электронов, ионную и электронную температуры в ионосферной и лаб. плазмах. Неоднородности тропосферы эффективно исследуются с помощью рассеяния "назад" импульсов радиолокаторов.

Если в среде возможно распространение неск. типов волн, то процесс рассеяния сопровождается трансформацией энергии волн одного типа в энергию волн др. типа. Так, эл--магн. волна в неоднородной плазме порождает рассеянные плазменные волны (и наоборот). Волна с одним типом поляризации порождает волну с др. типом поляризации. В нерегулярных волноводах из-за рассеяния происходит трансформация энергии одних мод в энергию других.

Термин "Р. р." употребляется не только в случае взаимодействия волн с неоднородностями, распределёнными по объёму. О рассеянии говорят при отражении радиоволн от шероховатых поверхностей (от взволнованной поверхности моря, от поверхности Земли и т. д.), при описании дифракции на отд. объектах (от следа ракеты, самолёта, облака и т. п.). Р. р. на метеорных следах используется для целей кратковрем. связи, работающей в течение жизни метеорного следа. Рассеяние на искусств. образованиях и структурах широко применяется в физике и технике. Примером может служить Р. р. на возмущении, порождаемом в атмосфере мощным звуковым импульсом. Доплеровское смещение частоты рассеянного сигнала позволяет определить скорость звука и, следовательно, высотное распределение температуры. Аналогично рассеяние волн на квазипериодич. структурах, возникающих при воздействии на ионосферу мощных радиоволн, служит для определения параметров верх. атмосферы (см. Распространение радиоволн).

Литература по рассеянию радиоволн

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.