关于无线电波的空气折射率介绍

[拼音]：wuxiandianbo de kongqi zheshelü

[外文]：radio-wave refractive index of air

无线电波在真空中的传播速度与在空气中传播速度的比。它等于空气电容率的平方根，是决定无线电波在低空大气中传播状况的重要参数，常用n 表示。

空气中氧和氮是中性分子（没有固有的电偶极距）；水汽是极性分子（存在固有的电偶极距）。上述两类分子都参与空气的介电作用。干空气的介电现象是在电场作用下，由氧和氮分子极化引起的。在无线电波作用下，空气分子发生极化，使电波传播速度比在真空中小。有电场存在时，水汽分子不仅因为极化，而且因其固有的电偶极矩在电场作用下而转动，使电波传播速度降低。故无线电波在湿空气中的传播速度比在干空气中小。无线电波的空气折射率与空气密度和水汽密度成正比。

无线电波折射现象与光波折射现象有相似之处（见大气折射），但是在大气中无线电波的折射率及其变化的程度都比光波折射率大，路径的弯曲程度比光波的严重。无线电波的空气折射率随频率变化是很小的，在频率小于100吉赫（波长大于3毫米）时，可近似地视为常数。折射率n的数值与1(真空折射率)很接近，在地面上只差近于 300×10-6的一个小量，在高空差值更小。为了使用方便起见，引用折射率差N来表达折射率n 与1的差值，以差值的百万分之一为单位，称为N单位，即N＝(n-1)×106。折射率差 N是大气温度、压力和湿度的函数。即：

式中T为气温(K)，p为气压(百帕)，e为水汽压（百帕）。上式用于频率小于30吉赫（波长大于1厘米）时，误差小于0.5％。在地面上折射率差N的变化范围约为260～460，它随气温和湿度变化（见图）。在不同高度上，折射率差N随大气温度、压力、湿度的变化可表示为

折射率差N 随高度z按指数规律递减， 递减率约为0.1～0.2公里-1(在国际上常采用地面上的N为315，平均随高度递减率为0.136公里-1)。

由于湍流造成电容率的起伏，使远程传输接收到的信号振幅和位相发生脉动，按此关系可探测大气湍流特性（见电磁波在湍流大气中的传播）。