Сверхдлинные волны, СДВ
-
электромагнитные волны низкой частоты (ниже 100 кГц), длины
которых в вакууме
более 3 км. СДВ имеют отличные от радиоволн свойства распространения. Мощным
естественным источником СДВ являются молниевые разряды. СДВ широко используются
в системах радиосвязи, радионавигации и передачи сигналов эталонных частот и
единого времени, а также в геофизических исследованиях электрических свойств
Земли, земной ионосферы,
и магнитосферы
Земли, а также в прогнозе землетрясений.
Освоение диапазона СДВ и исследование закономерностей распространения
радиоволн очень низкой частоты
было начато в начале XX века.
Характерной особенностью СДВ при их распространении вокруг Земли является
слабое затухание поля с удалением от излучателя и высокая его фазовая и
амплитудная стабильность (по сравнению с радиоволнами более высоких частот)
при регулярных и случайных вариациях свойств трассы распространения (суточные
и сезонные изменения ионосферы, сезонные изменения свойств земной поверхности,
ионосферные возмущения, изменение метеорологии, условий и т. д.). Это и
обусловливает применение СДВ в глобальных радиосистемах высокой точности
и надёжности несмотря на необходимость использования излучающих антенных
систем больших размеров и более низкую скорость передачи информации. Кроме
того, радиоволны этого диапазона обладают большой глубиной проникновения
в проводящие среды, что делает возможным их применение для связи с погружёнными
в морскую воду и в толщу земли объектами, например, подводными лодками (см. Распространение радиоволн).
Распространение СДВ в земных условиях происходит в сферическом волноводном
канале, образованном Землёй и ионосферой (см. Волноводное распространение радиоволн). На отражение СДВ от ионосферы оказывает влияние её нижняя часть - существенная для отражения область располагается на высотах 60-80
км днём и 80-100 км ночью. В этой области высот на очень низких частотах
ионосфера представляет собой неоднородную проводящую среду, проводимость
которой резко возрастает с высотой и приобретает, начиная с высоты 75 км,
заметно выраженный анизотропный характер вследствие влияния магнитного поля
Земли. В дневных условиях влияние магнитного поля Земли на отражение СДВ и их
распространение в приземном волноводе невелико, однако ночью оно оказывается
существенным. При отражении от анизотропной ионосферы в отражённом поле
возникают компоненты, отсутствовавшие в падающей волне, что является причиной
ошибок в системах радиопеленгации. Наличие анизотропии приводит к зависимости
характеристик электромагнитного поля от азимута трассы распространения и к появлению
невзаимности - изменению характеристик поля при изменении направления трассы
распространения на обратное.
СДВ хорошо отражаются от ионосферы и от земной поверхности, что и приводит
к их слабому затуханию при распространении в приземном волноводном канале.
При излучении молниевых разрядов основная часть их энергии распространяется
в приземном волноводе в виде электромагнитнитного импульса, называемого атмосфериком, а просочившаяся через ионосферу часть электромагнитного излучения образует так называемые свистящие атмосферики, спектр которых лежит в диапазоне 1-10 кГц.
Для описания и расчёта полей СДВ в волноводном канале Земля - ионосфера
применяют два их основных представления - разложение в виде суммы земной и однократно
и многократно отражённых от ионосферы волн и разложение в виде ряда нормальных
волн. Первое из них удобно для расчёта поля СДВ на расстояниях от излучателя
не более нескольких сотен км, когда число отражённых от ионосферы волн, влияющих
на полное поле, мало (вдна или две волны). Для описания поля СДВ на больших
расстояниях используется ряд нормальных волн, число существ, членов в котором
уменьшается с увеличением расстояния.
Литература по сверхдлинным волнам
Вrеmmеr Н., Terrestrial radio waves, N. Y., 1949;
Краснушкин П. Е., Яблочкин Н. А., Теория распространения сверхдлинных волн, 2 изд., М., 1963;
Макаров Г. И., Новиков В. В., Орлов А. Б., Современное состояние исследований распространения СДВ в волноводном канале Земля - ионосфера (обзор), «Изд. ВУЗов. Радиофизика», 1970, т. 13, № 3, с. 321.
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.
