Радиофизическими характеристиками атмосферы являются диэлектрическая проницаемость и коэффициент преломления, которые между собой однозначно связаны. В общем случае диэлектрическая проницаемость и коэффициент преломления являются величинами комплексными
Предполагая выполнимость закона Дальтона о парциальных давлениях, можно получить выражение для диэлектрической проницаемости (
) смеси полярных и неполярных газов. Для тропосферы необходим, в частности, учет влияния СО2, сухого воздуха (неполярные молекулы) и водяного пара (полярные молекулы):
, (1)
где 
- постоянные величины,
- давление сухого воздуха,
- парциальное давление водяного пара в гПа,
- парциальное давление СО2,
– температура в °К
Значения диэлектрической проницаемости воздуха незначительно превышают единицу. Для волн длиной более 1 см электропроводность нижней части атмосферы (тропосферы) очень мала, и диэлектрическую проницаемость можно считать величиной действительной
При этом коэффициент преломления (n) определяется выражением:
(2)
где 
- магнитная проницаемость (для воздуха ее полагают равной единице). Поскольку
(3)
можно использовать аппроксимацию:
. (4)
В силу малости величины n – 1 коэффициент преломления удобно выражать в N – единицах:
, (5)
где К1, К2, К3, К4 – постоянные.
Постоянные коэффициенты равны :
К1=77,607 
0,13 °К/мб
К2=71,6 8,5 °К/мб
К3=(3,747 0,031) · 105 (°К)2/мб.
Итак, окончательное уравнение для показателя преломления, если ограничиться для констант тремя значащими цифрами, имеет вид:
(6)
Значения постоянных в этой формуле рекомендованы Смитом и Вейнтраубом для вычисления N с точностью 0,5%.
Уравнение упрощается, если положить
P = Pd + e:
. (7)
Для практического использования в радиометеорологии это соотношение можно упростить, представив его в виде двучлена:
, (8)
что дает значение N с точностью порядка 0,02% для интервала температур от 
50°C до + 40°C.
Обычно уравнение (8) записывают в виде:
. (9)
Значения коэффициента преломления, рассчитанные по формуле (9), зависят от точности измерения метеорологических элементов. При радиозондировании измеряется не парциальное давление (упругость водяного пара) е, а относительная влажность f, которая легко может быть пересчитана в парциальное давление е. Для этого используется следующая формула:
, (10)
где t – температура в °C,
f – относительная влажность воздуха в %
В реальной атмосфере вследствие изменений температуры, давления и влажности происходят сложные пространственно – временные изменения коэффициента преломления. Различают сезонные и суточные изменения коэффициента преломления в тропосфере, а также случайные изменения, обусловленные атмосферной турбулентностью. Сезонные изменения обусловлены, главным образом, годовым ходом влажности с максимумом в теплое полугодие. Наибольшие изменения коэффициента преломления имеют место в нижнем трехкилометровом слое атмосферы, что обусловлено большими изменениями в этом слое температуры и влажности. Суточные изменения коэффициента преломления атмосферы наиболее значительны в нижнем километровом слое и могут достигать 10 – 15N – ед. Они также обусловлены большим суточным ходом температуры и влажности воздуха. Случайные флюктуации коэффициента преломления связаны с атмосферной турбулентностью и могут достигать значения 10N – ед. Перейти на страницу: 1 2
Другое по географии
Федеративная республика Германия
Федеративная республика Германия расположена в Центральной Европе и граничит с девятью государствами - Данией, Бельгией, Нидерландами, Люксембургом, Австрией, Швейцарией, Францией, Чехией и Польшей. На юге она ...