Поширення радіохвиль, процеси поширення електромагнітних хвиль радіодіапазону в атмосфері, космічному просторі і товще за Землю. Радіохвилі, що випромінюються передавачем, перш ніж попасти в приймач, проходят дорогу, яка може бути складним. Радіохвилі можуть досягати пункту прийому, поширюючись по прямолінійних траєкторіях, огинаючи опуклу поверхню Землі, відбиваючись від іоносфери, і т.д. Способи Р. р. істотно залежать від довжини хвилі l, від освітленості земної атмосфери Сонцем і від ряду ін. чинників (див. нижчий).
Прямі хвилі. В однорідних середовищах радіохвилі поширюються прямолінійно з постійною швидкістю, подібно до світлових променів (радіопромені). Таке Р. р. називається вільним. Умови Р. р. в космічному просторі при радіозв'язку між наземною станцією і космічним об'єктом, між двома космічними об'єктами, при радіоастрономічних спостереженнях, при радіозв'язку наземної станції з літаком або між літаками близькі до вільного.
Хвилю, що випромінює антеною, на великих відстанях від неї можна вважати плоскою (див. Випромінювання і прийом радіохвиль ). Щільність потоку електромагнітної енергії, пропорційна квадрату напруженості поля хвилі, убуває із збільшенням відстані r від джерела обернено пропорціонально r 2 , що приводить до обмеження відстані, на якій може бути прийнятий сигнал передавальної станції. Дальність дії радіостанції (за відсутності поглинання) рівна:, де P з — потужність сигналу на вході приймача, Р ш — потужність шумів, G 1 , G 2 — коефіцієнти направленої дії передавальної і приймальної антен. Швидкість Р. р. у вільному просторі дорівнює швидкості світла у вакуумі: з = 300 000 км. / сек.
При поширенні хвилі в матеріальному середовищі (наприклад, в земній атмосфері, в товщі Землі, в морській воді і т.п.) відбуваються зміна її фазовій швидкості і поглинання енергії. Це пояснюється збудженням коливань електронів і іонів в атомах і молекулах середовища під дією електричного поля хвилі і перєїзлученієм ними вторинних хвиль. Якщо напруженість поля хвилі мала в порівнянні з напруженістю поля, що діє на електрон в атомі, то коливання електрона під дією поля хвилі відбуваються по гармонійному закону з частотою хвилі, що прийшла. Тому електрони випромінюють радіохвилі тієї ж частоти, але з різними амплітудами і фазами. Зрушення фаз між первинною і перєїзлученной хвилями приводить до зміни фазової швидкості. Втрати енергії при взаємодії хвилі з атомами є причиною поглинання радіохвиль. Поглинання і зміна фазовій швидкості в середовищі характеризуються показником поглинання з і показником заломлення n , які, у свою чергу, залежать від діелектричної проникності e і провідність s середовища, а також від довжини хвилі l:
(1)
Коефіцієнт поглинання b = 2pc/l, фазова швидкість u = з / n . В цьому випадку r д визначається не лише характеристиками передавача, приймача і довжиною хвилі, але і властивостями середовища (e, s). У земних умовах Р. р. зазвичай відрізняється від вільного. На Р. р. роблять вплив поверхня Землі, земна атмосфера, структура іоносфери і т.д. Вплив тих або інших чинників залежить від довжини хвилі.
Вплив поверхні Землі на поширення радіохвиль залежить від розташування радіотраси відносно її поверхні.
Р. р. — просторовий процес, що захоплює велику область. Але найбільш істотну роль в цьому процесі грає частина простору, обмежена поверхнею, що має форму еліпсоїда обертання, у фокусах якого А і В розташовані передавач і приймач ( мал. 1 ). Велика вісь еліпсоїда практично дорівнює відстані R між передавачем і приймачем, а мала вісь ~. Чим менше l, тим вже еліпсоїд, в оптичному діапазоні він вироджується в пряму лінію (світловий промінь). Якщо висоти Z 1 і Z 2 , на яких розташовані антени передавача і приймача відносно поверхні Землі, великі в порівнянні з l, то еліпсоїд не торкається поверхні Землі ( мал. 1 , а). Поверхня Землі не робить в цьому випадку впливу на Р. р. (вільне поширення). При пониженні обидві або одній з кінцевих точок радіотраси еліпсоїд торкнеться поверхні Землі ( мал. 1 , би) і на пряму хвилю, що йде від передавача до приймача, належиться поле відбитої хвилі. Якщо при Z 1 >> l і Z 2 >> l, то це поле можна розглядати як промінь, відбитий земною поверхнею за законами геометричної оптики. Поле в точці прийому визначається інтерференцією прямого і відбитого променів. Інтерференційні максимуми і мінімуми обумовлюють пелюсткову структуру поля ( мал. 2 ). Умова Z 1 і Z 2 >> l практично може виконуватися лише для метрових і коротших хвиль, тому пелюсткова структура поля характерна для ультракоротких хвиль (УКВ).
При збільшенні l істотна область розширюється і пересікає поверхню Землі. В цьому випадку вже не можна представляти хвилеве поле як результат інтерференції прямої і відбитої хвиль. Вплив Землі на Р. р. в цьому випадку обумовлений декількома чинниками: земля володіє значною електропровідністю, тому Р. р. уздовж поверхні Землі приводить до теплових втрат і ослабіння хвилі. Втрати енергії в землі збільшуються із зменшенням l.
Окрім ослабіння, відбувається також зміна структури поля хвилі. Якщо антена в поверхні Землі випромінює поперечну лінійно-поляризовану хвилю> (див. Поляризація хвиль ), в якої напруженість електричного поля Е перпендикулярна поверхні Землі, то на великих відстанях від випромінювача хвиля стає еліптично поляризованою ( мал. 3 ). Величина горизонтальної компоненти E x значно менше вертикальною E z і убуває із збільшенням провідності s земної поверхні. Виникнення горизонтальної компоненти дозволяє вести прийом земних хвиль т.з. земні антени (2 провідники, розташовані на поверхні Землі або на невеликій висоті). Якщо антена випромінює горизонтально-поляризовану хвилю ( Е паралельно поверхні Землі), то поверхню Землі ослабляє поле тим більше, чим більше s, і створює вертикальну складову. Вже на невеликих відстанях від горизонтального випромінювача вертикальна компонента поля стає більше горизонтальною. При поширенні уздовж Землі фазова швидкість земних хвиль міняється з відстанню, проте вже на відстані ~ декілька l від випромінювача вона стає рівній швидкості світла, незалежно від електричних властивостей грунту.
Опуклість Землі є своєрідною «перешкодою» на дорозі радіохвиль, які, дифрагуючи, огинають Землю і проникають в «область тіні». Т. до. дифракція хвиль помітно виявляється тоді, коли розміри перешкоди соїзмеріми або менше l, а розмір опуклості Землі можна охарактеризувати висотою кульового сегменту h ( мал. 4 ), що відсікається плоскістю, яка проходить через хорду, що сполучає крапки розташування приймача і передавача (див. таблиці.), та умова h << l виконується для метрових і довших хвиль. Якщо врахувати, що із зменшенням l збільшуються втрати енергії в Землі, то практично лише кілометрові і довші хвилі можуть проникати глибоко в область тіні ( мал. 5 ).
Висота кульового сегменту h для різних відстаней між передавачем і приймачем
Відстань, км.
1
5
10
50
100
500
1000
5000
h, м-код
0,03
0,78
3,1
78
310
7800
3,1´10 4
3,75´10 4
Земна поверхня неоднорідна, найбільш істотний вплив на Р. р. роблять електричні властивості ділянок траси, що примикають до передавача і приймача. Якщо радіотраса пересікає лінію берега, тобто проходіт над сушею, а потім над морем (s ® ¥), то при пересіченні берегової лінії різко зміниться напруженість поля ( мал. 6 ), тобто амплітуда і напрям поширення хвилі (берегова рефракція). Проте берегова рефракція є місцевим обуренням поля радіохвилі, що зменшується у міру видалення від берегової лінії.
Рельєф земної поверхні також впливає на Р. р. Цей вплив залежить від співвідношення між висотою нерівностей поверхні h , горизонтальною протяжністю l , l і кутом падіння q хвилі на поверхню ( мал. 7 ). Якщо виконуються умови:
4p 2 l 2 sin 2 q/l 2 £ 1; 2psin q << 1, (2)
те нерівності вважаються малими і пологими. В цьому випадку вони мало впливають на Р. р. При збільшенні q умови (2) можуть порушуватися. При цьому енергія хвилі розсівається, і напруженість поля у напрямі відбитого променя зменшується (виникають дифузні віддзеркалення).
Високі горби, гори і т.п., крім того, сильно «обурюють» поле, утворюючи затінені області. Дифракція радіохвиль на гірських хребтах інколи приводить до посилення хвилі із-за інтерференції прямих і відбитих від поверхні Землі хвиль ( мал. 8 ).
Поширення радіохвиль в тропосфері. Рефракція радіохвиль. Земні радіохвилі поширюються уздовж поверхні Землі в тропосфері . Провідність тропосфери s для частот, відповідних радіохвилям (за винятком міліметрових хвиль), практично рівна 0; діелектрична проникність e і, отже, показник заломлення n є функціями тиску і температури повітря, а також тиск водяної пари. В поверхні Землі n » 1,0003. Зміна e і n з висотою залежить від метеорологічних умов. Зазвичай e і n зменшуються, а фазова швидкість u зростає з висотою. Це приводить до викривлення радіопроменів (рефракція радіохвиль, мал. 9 ). Якщо в тропосфері під кутом до горизонту поширюється хвиля, фронт якої збігається з прямою ав ( мал. 9 ), то унаслідок того, що у верхніх шарах тропосфери хвиля поширюється з більшою швидкістю, чим в ніжніх, верхня частина фронту хвилі обганяє ніжнюю і фронт хвилі повертається (промінь скривлюється). Т. до. n з висотою убуває, то радіопромені відхиляються до Землі. Це явище, називається нормальною тропосферною рефракцією, сприяє Р. р. за межі прямої видимості, т.к. за рахунок рефракції хвилі можуть огинати опуклість Землі. Проте практично цей ефект може грати роль лише для УК(Кримінальний кодекс) В(ультракороткі хвилі), оскільки для довших хвиль переважає обгинання в результаті дифракції. Метеорологічні умови можуть ослабляти або підсилювати рефракцію в порівнянні з нормальною.
Тропосферний хвилевід. За деяких умов (наприклад, при русі нагрітого повітря з суші над поверхнею морить) температура повітря з висотою не зменшується, а збільшується (інверсії температури). При цьому заломлення в тропосфері може стати настільки сильним, що вийшла під невеликим кутом до горизонту хвиля на деякій висоті змінить напрям на зворотне і повернеться до Землі. У просторі, обмеженому знизу Землею, а зверху шаром тропосфери, що як би відображає, хвиля може поширюватися на дуже великі відстані (хвилеводне поширення радіохвиль). Так само як в металевих радіохвилеводах, в тропосферних хвилеводах можуть поширюватися хвилі, довжина яких менше критичною (l кр » 0,085 d 3 / 2 , d — висота хвилеводу в м-коді , l кр в см ). Товщина шарів інверсії в тропосфері зазвичай не перевищує ~ 50—100 м-код , тому хвилеводним способом можуть поширюватися лише дециметрові, сантиметрові і коротші хвилі.
Розсіяння на флуктуаціях e. Окрім регулярних змін e з висотою, в тропосфері існують нерегулярні неоднорідності (флуктуації) e, що виникають в результаті безладного руху повітря. На них відбувається розсіяння радіохвиль УК(Кримінальний кодекс) В(ультракороткі хвилі) діапазону. Т. о., область простору, обмежена діаграмами спрямованості приймальної і передавальної антен і що містить велике число неоднородностей e, є розсіюючим об'ємом. Розсіяння приводить до флуктуацій амплітуди і фази радіохвилі, а також до поширення УК(Кримінальний кодекс) В(ультракороткі хвилі) на відстані, що значно перевищують пряму видимість ( мал. 10 ). При цьому полі в точці прийому В утворюється в результаті інтерференції розсіяних хвиль. Унаслідок інтерференції великого числа розсіяних хвиль виникають безладні зміни амплітуди і фази сигналу. Проте середнє значення амплітуди сигналу значно перевищує амплітуду, яка могла б бути обумовлена нормальною тропосферною рефракцією.
Поглинання радіохвиль. Тропосфера прозора для всіх радіохвиль аж до сантиметрових. Коротші хвилі випробовують помітне ослабіння в краплинних утвореннях (дощ, град, сніг, туман), в парах води і газах атмосфери. Ослабіння обумовлене процесами поглинання і розсіяння. Кожна крапля води володіє значною провідністю і хвиля збуджує в ній високочастотні струми. Щільність струмів пропорційна частоті, тому значні струми, а отже, і теплові втрати, виникають лише при поширенні сантиметрових і коротших хвиль. Ці струми викликають не лише теплові втрати, але є джерелами вторинного розсіяного випромінювання, що ослабляє прямий сигнал. Щільність потоку розсіяної енергії назад пропорційна l 4 , якщо розмір розсіюючої частки d < l, і не залежить від l, якщо d >> l (див. Розсіяння світла ). Практично через область сильного дощу або туману хвилі з l < 3 см поширюватися не можуть. Хвилі коротше за 1,5 см , окрім цього, випробовують резонансне поглинання у водяних парах (l = 1,5 см ; 1,35 см ; 0,75 см ; 0,5 см ; 0,25 см ) і кисні (l = 0,5 см і 0,25 см ). Енергія хвилі, що поширюється, витрачається в цьому випадку на іонізацію або збудження атомів і молекул. Між резонансними лініями є області малого поглинання.
Поширення радіохвиль в іоносфері. В іоносфері — багатокомпонентною плазмі, Землі, що знаходиться в магнітному полі, механізм Р. р. складніший, ніж в тропосфері. Під дією радіохвилі в іоносфері можуть виникати як вимушені коливання електронів і іонів, так і різні види колективних власних коливань (плазмові коливання). Залежно від частоти радіохвилі w основну роль грають ті або інші з них і тому електричні властивості іоносфери різні для різних діапазонів радіохвиль. При високій частоті w в Р. р. беруть участь лише електрони, власна частота коливань яких (Ленгмюровськая частота) рівна:
(3)
де е — заряд, m — маса, N — концентрація електронів. Вимушені коливання вільних електронів іоносфери, на відміну від електронів тропосфери, тісно пов'язаних з атомами, відстають від електричного поля високочастотної хвилі по фазі майже на 2p. Такий зсув електронів підсилює поле Е хвилі в іоносфері ( мал. 11 ). Тому діелектрична проникність e, рівна відношенню напруженості зовнішнього поля до напруженості поля усередині середовища, виявляється для іоносфери < 1 : e = 1 — w 2 0 /w 2 . Облік зіткнень електронів з атомами і іонами дає точніші формули для e і s іоносфери:
, (4)
де n — число зіткнень в секунду.
Для високих частот, починаючи з коротких хвиль, в більшій частині іоносфери справедливе співвідношення: w 2 >> n 2 і показники заломлення n і поглинання з рівні:
; (5)
Із збільшенням частоти із зменшується, а n зростає, наближаючись до 1. Т. до. n < 1, фазова швидкість поширення хвилі . Швидкість поширення енергії (групова швидкість хвилі) у іоносфері рівна з × n і відповідно до відносності теорією менше с.
Віддзеркалення радіохвиль. Для хвилі, в якої w < w 0 n і u стають уявними величинами, це означає, що така хвиля не може поширюватися в іоносфері. Оскільки концентрація електронів N і плазмова частота w 0 в іоносфері збільшуються з висотою ( мал. 12 ), то падаюча хвиля, проникаючи в іоносферу, поширюється до такого рівня, при якому показник заломлення перетворюється на нуль. На цій висоті відбувається повне віддзеркалення хвилі від шару іоносфери. Із збільшенням частоти падаюча хвиля все глибше проникає в шар іоносфери. Максимальна частота хвилі, яка відбивається від шару іоносфери при вертикальному падінні, називається критичною частотою шаруючи:
(6)
Критична частота шаруючи F 2 (головний максимум, мал. 12 ) змінюється протягом доби і від року до року приблизно від 5 до 10 Мгц. Для хвиль з частотою w > w кр n усюди > 0, тобто хвиля проходить через шар, не відбиваючись.
При похилому падінні хвилі на іоносферу максимальна частота хвилі, що повертається на Землю, виявляється вищою w кр . Радіохвиля, падаюча на іоносферу під кутом j 0 , випробовуючи рефракцію, повертається до Землі на тій висоті, де j( z )= p/2. Умова віддзеркалення при похилому падінні має вигляд: n ( z ) = sinj 0 . Частоти хвиль, що відбиваються від даної висоти при похилому і вертикальному падінні, зв'язані співвідношенням: w накл = w верт secj 0. Максимальна частота хвилі, що відбивається від іоносфери при даному вугіллі падіння, тобто для даної довжини траси, називається максимальною застосовною частотою (МПЧ).
Подвійне променезаломлення. Істотний вплив на Р. р. надає магнітне поле Землі H 0 = 0,5 е, пронизливе іоносферу. У постійному магнітному полі іонізований газ стає анізотропним середовищем. Хвиля, що потрапляє в іоносферу, випробовує подвійне променезаломлення, тобто розщеплюється на 2 хвилі, що відрізняється швидкістю і напрямом поширення, поглинанням і поляризацією. У магнітному полі H 0 на електрон, рухомий із швидкістю u, діє Лоренца сила, під дією якої електрон обертається з частотою (гіроскопічна частота) довкола силових ліній магнітного поля. Внаслідок цього змінюється характер вимушених коливань електронів іоносфери під дією електричного поля хвилі.
В простому випадку, коли напрям Р. р. перпендикулярний H 0 ( Е лежить в одній плоскості з H 0 ), хвилю можна представити у вигляді суми 2 хвиль з Е ^ Н 0 і Е || Н 0 . Для першої хвилі (незвичайною) характер руху електронів і, отже, n змінюються, для другої (звичайною) вони залишаються такими ж, як і у відсутності магнітного поля:
; (7)
В разі довільного напряму Р. р. відносно магнітного поля Землі формули складніші: як n 1 , так і n 2 залежать від w H . Оскільки віддзеркалення радіохвилі походить від шару, де n = 0, то звичайна і незвичайна хвилі відбиваються на різній висоті. Критичні частоти для них також різні.
У міру Р. р. в іоносфері із-за відмінності в швидкості накопичується зрушення фаз між хвилями, унаслідок чого поляризація результуючої хвилі безперервно змінюється. Лінійна поляризація падаючої хвилі у визначених умовах зберігається, але плоскість поляризації при поширенні повертається (див. Обертання плоскості поляризації ). У загальному випадку поляризація обох хвиль еліптична.
Розсіяння радіохвиль. Окрім регулярної залежності електронної концентрації N від висоти ( мал. 12 ), в іоносфері постійно відбуваються випадкові зміни концентрації. Іоносферний шар містить велике число неоднорідних утворень різного розміру, які знаходяться в постійному русі і зміні, розсмоктуючись і виникаючи знов. Внаслідок цього в точку прийому, окрім основного відбитого сигналу, приходить безліч розсіяних хвиль ( мал. 13 ), складання яких приводить до завмирань — хаотичних змін сигналу.
Існування неоднорідних утворень приводить до можливості розсіяного віддзеркалення радіохвиль при частотах, що значно перевищують максимальні частоти віддзеркалення від регулярної іоносфери. Аналогічно розсіянню на неоднородностях тропосфери це явище обумовлює далеке Р. р. (метрового діапазону).
Характерні неоднорідні утворення виникають в іоносфері при вторгненні в неї метеоритів . що Випускаються розжареним метеоритом електрони іонізують довкілля, утворюючи за метеоритом, що летить, слід, діаметр якого унаслідок молекулярної дифузії швидко зростає. Іонізовані сліди створюються в інтервалі висот 80—120 км. , тривалість їх існування вагається від 0,1 до 100 сек. Радіохвилі дзеркально відбиваються від метеорного сліду. Ефективність цього процесу залежить від маси метеорита.
Нелінійні ефекти. Для сигналів не дуже великій потужності дві радіохвилі поширюються через одну і ту ж область іоносфери незалежно один від одного (див. Суперпозиції принцип ), іоносфера є лінійним середовищем. Для потужних радіохвиль, коли поле Е хвилі порівнянно з характерним «плазмовим полем» E p іоносфери, e і s починають залежати від напруженості поля хвилі, що поширюється. Порушується лінійний зв'язок між електричним струмом і полем Е.
Нелінійність іоносфери може виявлятися у вигляді перехресної модуляції 2 сигналів (Люксембург — ефект Горького ) і в «самовоздействії» потужної хвилі, наприклад в зміні глибини модуляції сигналу, відбитого від іоносфери.
Особливості поширення радіохвиль різного діапазону в іоносфері. Починаючи з УК(Кримінальний кодекс) В(ультракороткі хвилі) хвилі, частота яких вища за максимально застосовну частоту (МПЧ), проходять через іоносферу. Хвилі, частота яких нижче МПЧ, відбиваючись від іоносфери, повертаються на Землю. Такі радіохвилі називаються іоносферними, використовуються для далекого радіозв'язку на Землі. Діапазон іоносферних хвиль знизу по частоті обмежений поглинанням. Тому зв'язок за допомогою іоносферних хвиль здійснюється в діапазоні коротких хвиль і вночі (зменшується поглинання) у діапазоні середніх хвиль. Дальність Р. р. при одному віддзеркаленні від іоносфери ~ 3500—4000 км. , т.к. угол падіння j на іоносферу із-за опуклості Землі обмежений: найбільш пологий промінь стосується поверхні Землі ( мал. 14 ). Зв'язок на великі відстані здійснюється за рахунок декількох віддзеркалень від іоносфери ( мал. 15 ).
Довгі і наддовгі хвилі практично не проникають в іоносферу, відбиваючись від її нижнього кордону, який є як би стінкою сферичного радіохвилеводу (другою стінкою хвилеводу служить Земля). Хвилі, що випромінюються антенної в деякій крапці Землі, огинають її по всіх напрямах, сходяться на протилежній стороні. Складання хвиль викликає деяке збільшення напруженості поля в крапці, що протилежить (ефект антипода, мал. 16 ).
Радіохвилі звукових частот можуть просочуватися через іоносферу уздовж силових ліній магнітного поля Землі. Поширюючись уздовж магнітної силової лінії, хвиля вирушає на відстань, рівну декільком земним радіусам, і потім повертається в зв'язану крапку, розташовану в ін. півкулі ( мал. 17 ). Розряди блискавок в тропосфері є джерелом таких хвиль. Поширюючись описаним способом, вони створюють на вході приймача сигнал з характерним свистом (свистячі атмосферика ).
Для радіохвиль інфразвукових частот, частота яких менше гіроскопічної частоти іонів, іоносфера поводиться як провідна нейтральна рідина, рух якої описується рівняннями гідродинаміки . Завдяки наявності магнітного поля Землі будь-який зсув провідної речовини, що створює електричний струм, супроводиться виникненням сил Лоренца, що змінюють стан руху. Взаємодія між механічними і електромагнітними силами приводить до переміщення випадково виниклого руху в іонізованому газі уздовж магнітних силових ліній, тобто до появи магніто-гідродинамічних (альфвеновських) хвиль, які поширюються уздовж магнітних силових ліній із швидкістю 4,5×10 4 м-код / сік (r — щільність іонізованого газу).
Космічний радіозв'язок. Коли один з кореспондентів знаходиться на Землі, діапазон довжин хвиль, придатних для зв'язку з космічним об'єктом, визначається умовами проходження через атмосферу Землі. Т. до. радіохвилі, частота яких < МПЧ (5—30 Мгц ), не проходять через іоносферу, а хвилі з частотою > 6—10 Ггц поглинаються в тропосфері, то хвилі від космічного об'єкту можуть прийматися на Землі при частотах від ~ 30 Мгц до 10 Ггц. Проте і в цьому діапазоні атмосфера Землі не повністю прозора для радіохвиль. Обертання плоскості поляризації при проходженні через іоносферу при прийомі на звичайну антену приводить до втрат, які зменшуються із зростанням частоти. Лише при частотах > 3 Ггц ними можна нехтувати ( мал. 18 ). Ці умови визначають діапазон радіохвиль для телекомунікації на УК(Кримінальний кодекс) В(ультракороткі хвилі) при використанні супутників.
Для зв'язку з об'єктами, що знаходяться на ін. планетах, необхідно враховувати поглинання і в атмосфері цих планет. При здійсненні зв'язку між 2 космічними кораблями, що знаходяться поза атмосферою планет, особливого значення набувають міліметрові і світлові хвилі, що забезпечують найбільшу ємкість каналів зв'язку (див. Оптичний зв'язок ). Відомості про процесах Р. р. в космічному просторі дає радіоастрономія .
Підземний і підводний радіозв'язок. Земна кора, а також води Морея і океанів володіють провідністю і сильно поглинають радіохвилі. Для осадових порід в поверхневому шарі земної кори s » 10 —3 —10 —2 ом —1 м-код —1 . В цих середовищах хвиля практично затухає на відстані £ l. Крім того, для середовищ з великий s коефіцієнт поглинання збільшується із зростанням частоти. Тому для підземного радіозв'язку використовуються в основному довгі і наддовгі хвилі. У підводному зв'язку поряд з наддовгими хвилями використовують хвилі оптичного діапазону.
В системах зв'язку між підземними або підводними пунктами може бути використано часткове поширення уздовж поверхні Землі або моря. Вертикально поляризована хвиля, що збуджується підземною передавальною антеною, поширюється до поверхні Землі, заломлюється на кордоні розділу між Землею і атмосферою, поширюється уздовж земної поверхні і потім приймається підземній приймальні антеною ( мал. 19 ). Глибина занурення антен досягає десятків м. Системи цього типа забезпечують дальність до декількох сотень км. і застосовуються, наприклад, для зв'язку між підземними пунктами управління при запуску ракет. Системи ін. типа використовують підземні хвилеводи — шари земної кори, що володіють малою провідністю і, отже, малими втратами. До таких порід відносяться кам'яна сіль, поташ і ін. Ці породи залягають на глибинах до сотень м-коду і забезпечують дальність Р. р. до декількох десятків км. Подальшим розвитком цього напряму є використання твердих гірських порід (гранітів, гнейсов, базальтов і ін.), що розташованих на великих глибинах і мають малу провідність ( мал. 20 ). На глибині 3—7 км. s може зменшитися до 10 —11 ом —1 м-код —1 . При подальшому збільшенні глибини завдяки зростанню температури створюється іонізація (обернена іоносфера) і провідність збільшується. Утворюється підземний хвилевід завтовшки в декілька км. , в якому можливо Р. р. на відстані до декількох тис. км. Одна з основних проблем підземного і підводного зв'язку — розрахунок випромінювання і передачі енергії від антен, розташованих в провідному середовищі.
Перевага систем підземного зв'язку полягає в їх незалежності від бурь, ураганів і штучних руйнувань на поверхні Землі. Крім того, завдяки екрануючій дії верхніх провідних осадових порід системи підземного зв'язку володіють високими перешкодозахищеними від промислових і атмосферних шумів.
Літ.: Фейнберг Е. Л., Поширення радіохвиль уздовж земної поверхні, М., 1961; Альперт Я. Л., Поширення електромагнітних хвиль і іоносфера, М., 1972; Гуревіч А. Ст, Шварцбург А. Б., Нелінійна теорія поширення радіохвиль в іоносфері, М., 1973; Бреховських Л. М., Хвилі в шаруватих середовищах, 2 видавництва, М., 1973; Татарське Ст І., Поширення хвиль в турбулентній атмосфері, М., 1967; Чернов Л. А., Поширення хвиль в середовищі з випадковими неоднородностямі, М., 1958; Гинзбург Ст Л., Поширення електромагнітних хвиль в плазмі, М., 1967; Макаров Р. І., Павлов Ст А., Огляд робіт, пов'язаних з підземним поширенням радіохвиль. Проблеми дифракції і поширення радіохвиль, Сб. 5, Л., 1966; Долуханов М. П., Поширення радіохвиль, 4 видавництва, М., 1972; Гавелей Н. П., Никітін Л. М., Системи підземного радіозв'язку, «Зарубіжна радіоелектроніка», 1963 № 10; Габіллард [Р.], Дегок [П.], Уейт [Дж.], Радіозв'язок між підземними і підводними пунктами, там же, 1972 № 12; Раткліфф Дж. А., Магніто-іонна теорія і її додатки до іоносфери, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1962.
