雷達(dá)波束在地球大氣層中的傳播方式

我們知道，雷達(dá)波束在地球大氣層中的傳播并非直線，而是受到大氣層的影響呈現(xiàn)出一種彎曲的形態(tài)，這種現(xiàn)象稱為大氣折射。這是由于地球大氣的密度并非均勻，從地面到高空，大氣的密度逐漸減小，因此電磁波在穿過大氣層時(shí)，會(huì)因大氣密度的變化而改變傳播方向，形成彎曲的波束軌跡。

在雷達(dá)波束的底部，大氣密度較大，折射率也較大，使得波束向地面彎曲；而在波束的頂部，大氣密度較小，折射率也較小，使得波束趨向于直線傳播。這種現(xiàn)象使得雷達(dá)波束的實(shí)際覆蓋范圍比理論計(jì)算結(jié)果要大，同時(shí)雷達(dá)的探測距離也會(huì)超過地平線的距離。

實(shí)際應(yīng)用中，為了簡化計(jì)算，通常采用"等效地球半徑"的概念。這個(gè)等效的地球半徑是基于亞濕熱大氣模型的一個(gè)假定值，其值是地球?qū)嶋H半徑的4/3，也可以說是地球?qū)嶋H半徑增長了三分之一。

假設(shè)使得計(jì)算更加簡單，需要提醒的是，這是一種近似假設(shè)，真實(shí)的大氣折射情況還可能受溫度、濕度、氣壓等多種因素的影響。

電磁波的這種折射是由于電磁波在通過不同介質(zhì)（密度不同的空氣層）時(shí)的變化，衡量這種變化的量被稱為折射率，定義為真空中光的速度除以該介質(zhì)中光的速度。在大氣中，它會(huì)隨著高度、溫度、壓力和濕度的變化而變化，從而產(chǎn)生折射率梯度，或稱之為折射率 N。

大氣的折射率并不是常數(shù)，它可以隨著天氣條件（溫度、壓力和濕度）的變化而變化，從而影響無線電波的傳播。這種折射使得信號(hào)的傳播能夠超過直線視距，這對(duì)于雷達(dá)、通信和其他應(yīng)用來說非常重要。

電磁波還可以被大氣層中的某些"管道"捕獲。這些管道是在大氣層中存在強(qiáng)烈的負(fù)折射率梯度時(shí)形成的：

高層管道是在不同密度的大氣層邊界處形成。

基于地表的管道通常由陸地上的熱干空氣流向海洋而引起，高度可達(dá)1000米。在陸地和海洋上，管道的高度通常不超過幾百米。

蒸發(fā)管道，這是一種低管道，通常出現(xiàn)在海洋上方，高度從5米到15米。這是由于水蒸氣的部分壓力高引起的（意大利沿海監(jiān)視雷達(dá)MM/TPS-755使用）。

當(dāng)雷達(dá)波進(jìn)入這樣的"管道"時(shí)，它們可以沿著地球的曲率傳播，從而擴(kuò)展其視距。然而，這種現(xiàn)象也可能導(dǎo)致雷達(dá)誤判目標(biāo)的位置和距離，這是因?yàn)槔走_(dá)波可能會(huì)在沒有目標(biāo)的地方反射回雷達(dá)。

審核編輯：湯梓紅