Радиоволны преломляются и отражаются

Читателю не придется копаться в памяти, отыскивая примеры преломления и отражения световых волн. Кому не приходится наблюдать ежедневно обыкновенную ложечку в стакане чая. Она кажется переломленной. Это происходит потому, что световые лучи при переходе из одной среды (вода) в другую (воздух) изменяют свое направление, преломляются. Те лучи, «дорога» которых лежала прямиком к нашему глазу, выйдя из стакана, свернули в сторону. Другая группа лучей, наоборот, свернув где-то в стороне от этой «дороги», попала в наш глаз. Именно там, в стороне, и «нарисовали» эти лучи находящуюся под водой часть ложечки. Примеры отражения световых волн бесчисленны и известны каждому. Наблюдая эти явления, легко сформулировать их основные законы:

при переходе из одной среды в другую луч преломляется;

на границе двух сред происходит и преломление и отражение;

угол падения луча на поверхность раздела двух сред равен углу отражения. {21}

Единство природы световых и радиоволн подчиняет их поведение одним и тем же законам. Радиоволны преломляются при переходе из одной среды в другую, отражаются от проводящих электрический ток поверхностей. Преломление объясняется различной скоростью распространения волны в разных веществах. Очень

Ложечка в стакане с чаем кажется переломленной	Угол падения луча равен углу отражения.

хороший пример, поясняющий это явление, можно продемонстрировать с помощью обычной двухколесной тележки. Если подкатить ее под некоторым углом к краю асфальтированного шоссе, проложенного по песчаной местности, то с выездом на песок направление

Двухколесная тележка, съезжая под углом с края асфальтированного шоссе, меняет направление.

движения изменится. Это происходит потому, что колеса в разное время достигают края шоссе — левое раньше, правое позже. Скорость же движения по асфальту и песку неодинаковая. Какой-то промежуток времени колеса катятся с различной скоростью, и тележка поворачивается, меняет свое направление.

Из того, что мы уже знаем о принципах радиолокации, можно заключить, что явление преломления радиолуча никак не {22} «участвует» в определении дальности и направления. Поэтому для волн, используемых в радиолокации, это явление, как правило, следует считать нежелательным. Практически оно наблюдается довольно редко. Но все же при определенных условиях бывают случаи ненормального распространения волн. Это происходит тогда, когда в атмосфере образуются слои воздуха с резко различной температурой, влажностью. Так, например, небольшой слой воздуха над морской поверхностью часто бывает особенно насыщен па-

Примеры нарушения прямолинейности луча радиолокатора за счет преломления.

рами воды. Радиолуч при переходе из плотного, влажного воздуха в более разреженную и сухую среду отклоняется в сторону более плотного воздуха. Такого рода местные условия приводят в некоторых случаях к значительному увеличению дальности действия станции за счет огибания земли. В некоторых же случаях, наоборот, луч, отклоняясь вверх от своего «законного» пути, «обходит» дальние участки зоны, которую нужно осмотреть.

Широко известен интересный случай ненормального распространения волн, когда с помощью радиолокатора, установленного на западном берегу Индии, удавалось наблюдать берега Аравии. Если учесть, что дальность действия радиолокационной станции по поверхности определяется зоной прямой видимости, то расстояние порядка 2000 км покажется невероятно большим.

Теперь попробуем отчетливо представить себе, как отражает радиоволны «нащупанный» ими предмет. Падающая на проводник электромагнитная волна возбуждает в нем переменный электрический ток. В свою очередь этот ток начинает возбуждать электромагнитные волны. Они-то и являются отраженными волнами. Ясно, что с улучшением проводимости той поверхности, на которую падает волна, увеличатся токи, улучшится ее отражающая способность. Но не менее важное обстоятельство — это форма отражающего предмета, а также положение его в пространстве по отношению к радиолокатору.

Зеркальная поверхность (а и б) отражает по прежнему пути лишь лучи, падающие под прямым углом. Неровная поверхность (в и г) отражает во все стороны.

Слева — действительное положение целей под самолетом; справа — то, что показывает экран самолетного радиолокатора.

Если волна падает под некоторым углом, меньшим 90°, на зеркальную поверхность, то она уже не возвращается обратно. Примером хорошего «зеркала» для радиолокатора может служить спокойная поверхность моря. Иное дело — отражение от шероховатой поверхности. Узкий луч, отразившись от такой поверхности, превращается в широко расходящийся пучок рассеянных волн. Так как именно этот случай имеет обычно место, то нетрудно понять, почему лишь незначительная доля энергии возвращается по своему прежнему пути, т. е. к радиолокатору. В действительности форма радиолокационных целей очень сложна. Летящий самолет, например, отражает радиоволны во все стороны по-разному. Значит, и величина приходящего к радиолокатору сигнала будет все время меняться с изменением положения самолета.

Законы зеркального и рассеянного отражения позволяют также понять, как с помощью радиоволн создается на экране радиолокационная «карта». Поверхность морей и озер остается темной, так как отраженные от спокойной воды волны не возвращаются к самолету. Земной ландшафт обладает не очень сильно выраженной рассеивающей способностью. Поэтому он «окрашивается» на экране в какой-то промежуточный цвет. Города же и особенно корабли на море, четко выделяются на экране.

Таким образом, встречая на своем пути проводники электрического тока, радиоволна частично поглощается, частично отражается. Встречая диэлектрики, радиоволна также поглощается, отражается и преломляется.

Но и на этом не кончаются «приключения» распространяющейся радиоволны.