Введение
Мониторинг морской поверхности может быть весьма эффективно проведен с помощью искусственных спутников Земли. Однако прием электромагнитных волн на борту искусственного спутника возможен [ 1 ] только в области так называемых окон прозрачности.
Зависимость затухания в тропосфере электромагнитных волн в диапазоне ~ 1 – 350 ГГц представлена на рисунке 1. Из рисунка следует, что небольшие значения затухания(~ 0,1 – 3 дБ / км) возможны в области частот около 30 ГГц( К а- диапазон 1), 80, 120 и 320 ГГц.
Рассмотрим возможность обнаружения геофизических возмущений среды при помощи приема электромагнитных волн в этих частотных областях, в первую очередь в К а-диапазоне.
На рисунке 2( а, б, в) приведены зависимости затухания электромагнитных волн в морской толще при электрической проводимости морской воды δ = 5 Ом / м. Из этих рисунков следует, что возникшие в морской толще электромагнитные волны сантиметрового и миллиметрового диапазона существенно ослабляются водной средой, в результате их регистрация на сколь-нибудь значительном расстоянии от области возникновения становится нере-
1
K a-диапазон – диапазон частот сантиметровых и миллиметровых длин волн, используемых в основном для спутниковой радиосвязи и радиолокации. По определению IEEE, этот диапазон простирается от 26,5 до 40 ГГц электромагнитного спектра( что соответствует длинам волн от 1,13 до 0,75 см).
Затухание, дБ / км
10 2 5
2
10
5
2
1
5
10-2
2
10-1 5
2
5
2
Результирующая
Водяной пар
Результирующая
Сухой воздух
|
10-3
2
5
1
Давление – 1013 гПа Температура – 15 ° С
|
2
10
Частота, ГГц
|
5 |
10 2 |
2 |
5 |
Плотность водяного пара – 7,5 г / м 3 |
Рис. 1. Затухание электромагнитной волны в тропосфере ализуемой. Следовательно, регистрация эффектов геофизических возмущений среды в водной толще при помощи искусственного спутника Земли в сантиметровом и миллиметровом диапазоне волн возможна только при наличии эффекта возбуждения поверхности раздела « вода-тропосфера » акустическими волнами или электромагнитными полями, спектр которых имеет верхнюю частоту ниже 10 – 20 кГц. Преобразование низкочастотного спектра электромагнитных колебаний в спектр колебаний высокочастотных возможно при помощи параметрического преобразования или при наличии нелинейных эффектов.
Ослабление излучения, дБ
А
Ослабление излучения, дБ
Б
Ослабление излучения, дБ
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100
0
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
0.1 1 10 100 Частота, ГГц
0.1 10 10 100 Частота, МГц
0.1 1 10 100 Частота, кГц
B Рис. 2. Затухание электромагнитной волны в морской воде
19