雷达波束在地球大气层传播原理是什么

我们知道，雷达波束在地球大气层中的传播并非直线，而是受到大气层的影响呈现出一种弯曲的形态，这种现象称为大气折射。这是由于地球大气的密度并非均匀，从地面到高空，大气的密度逐渐减小，因此电磁波在穿过大气层时，会因大气密度的变化而改变传播方向，形成弯曲的波束轨迹。

在雷达波束的底部，大气密度较大，折射率也较大，使得波束向地面弯曲；而在波束的顶部，大气密度较小，折射率也较小，使得波束趋向于直线传播。这种现象使得雷达波束的实际覆盖范围比理论计算结果要大，同时雷达的探测距离也会超过地平线的距离。

实际应用中，为了简化计算，通常采用"等效地球半径"的概念。这个等效的地球半径是基于亚湿热大气模型的一个假定值，其值是地球实际半径的4/3，也可以说是地球实际半径增长了三分之一。

假设使得计算更加简单，需要提醒的是，这是一种近似假设，真实的大气折射情况还可能受温度、湿度、气压等多种因素的影响。

电磁波的这种折射是由于电磁波在通过不同介质（密度不同的空气层）时的变化，衡量这种变化的量被称为折射率，定义为真空中光的速度除以该介质中光的速度。在大气中，它会随着高度、温度、压力和湿度的变化而变化，从而产生折射率梯度，或称之为折射率 N。

大气的折射率并不是常数，它可以随着天气条件（温度、压力和湿度）的变化而变化，从而影响无线电波的传播。这种折射使得信号的传播能够超过直线视距，这对于雷达、通信和其他应用来说非常重要。

电磁波还可以被大气层中的某些"管道"捕获。这些管道是在大气层中存在强烈的负折射率梯度时形成的： ► 高层管道是在不同密度的大气层边界处形成。 ► 基于地表的管道通常由陆地上的热干空气流向海洋而引起，高度可达1000米。在陆地和海洋上，管道的高度通常不超过几百米。 ► 蒸发管道，这是一种低管道，通常出现在海洋上方，高度从5米到15米。这是由于水蒸气的部分压力高引起的（意大利沿海监视雷达MM/TPS-755使用）。

当雷达波进入这样的"管道"时，它们可以沿着地球的曲率传播，从而扩展其视距。然而，这种现象也可能导致雷达误判目标的位置和距离，这是因为雷达波可能会在没有目标的地方反射回雷达。  

编辑：黄飞