В зимнее время на Северном Морском пути и на соленых озерах Евразии радиотрассы мож-но моделировать двухслойной средой, где первая среда (лед) является диэлектрическим слоем, а вторая (море, соленая вода) в СДВ−ДВ−СВ и КВ диапазонах радиоволн является подстилающей проводящей средой. Рассматриваемая двухслойная среда с реальными электрофизическими и геомет-рическими параметрами будет иметь сильно индуктивный поверхностный импеданс. Большой кон-траст электрофизических свойств слоев льда и воды позволяет выделить в формулах для расчетов поверхностного импеданса малые величины, благодаря чему удается получить конечные аналитиче-ские выражения для приведенного поверхностного импеданса (далее импеданс) в различных при-ближениях по малым величинам. Установлено, что для рассматриваемой среды фаза импеданса ле-жит в пределах −45.1• , что как раз и является критерием сильно индуктивной поверхно-сти. DOI: 10.21883/JTF.2018.03.45606.2338 Введение Мы рассматриваем распространение электромагнит-ной волны вдоль двухслойной среды " свободное пространство−диэлектрический слой−проводящая под-стилающая среда". Свободное пространство будем мар-кировать индексом 0. Первый диэлектрический слой маркируется индексом 1, имеет толщину h и описывает-ся относительной диэлектрической проницаемостью ε 1 и удельным сопротивлением ρ 1 . Вторая среда марки-руется индексом 2, неограничена по глубине и описы-вается удельным электрическим сопротивлением ρ 2 и диэлектрической проницаемостью ε 2 . Рассматриваемая двухслойная среда является хорошей моделью силь-но индуктивной поверхности, служащей радиотрассой для распространяющейся вдоль нее электромагнитной волны. Нашей задачей будет определение аналитиче-ского выражения приведенного поверхностного импе-данса δ (далее импеданс) для рассматриваемой силь-но индуктивной радиотрассы. Всегда лучше иметь де-ло с аналитическим выражением. Актуальность задачи связана с тем, что знание импеданса подстилающей среды достаточно для определения всех характеристик радиотрассы и характеристик электромагнитного поля в месте приема радиосигнала. Проверка устанавли-ваемых ниже формул будет проводиться предельным переходом к однородной проводящей среде с извест-ным импедансом. Установленные аналитические форму-лы для импеданса будут также сравнены с численным расчетом. Волновое числоB каждом однородном слое квадрат волнового чис-ла k 2 дается следующим известным выражением [1-3]:Здесь ω -круговая частота, c -скорость света, ε 0 -диэлектрическая постоянная вакуума. В свободном пространстве ε = 1 и ρ → ∞, тогда квадрат волнового числа

Представлено приближенное на большом (в длинах волн) расстоянии от излучателя решение задачи Зоммерфельда о поле вертикального электрического диполя, расположенного вблизи границы раздела сред. Установлены характеристики поверхностной электромагнитной волны (ПЭВ), распространяющейся над сре-дой с сильноиндуктивным поверхностным импедансом δ. Пространственные характеристики ПЭВ выражены через действительные и мнимые части импеданса δ. Дано доказательство того, что в электромагнитное поле земной волны для сильноиндуктивных радиотрасс основной вклад дает только ПЭВ. DOI: 10.21883/JTF.2017.04.44322.1817 Введение Для описания радиотрассы над земной поверхностью, вдоль которой распространяется электромагнитное по-ле, часто достаточно знать приведенный поверхностный импеданс δ. Если квадрат модуля импеданса |δ| 2 ≪ 1 и фаза импеданса ϕ δ лежит в пределах −45• −90• , то радиотрасса называется сильноиндуктивной. Распростра-нение электромагнитного поля вдоль такой сильноин-дуктивной радиотрассы приобретает особый характер из-за появления поверхностной электромагнитной вол-ны (ПЭВ). В природе к таким радиотрассам относятся покрытые льдом арктические и антарктические моря Земного шара и соленые озера континентов в зимнее время. Типичным примером является озеро Сульфат на юге Сибири [1]. В зимне-весенний период это озеро является сильноиндуктивной средой. Электромагнитное поле, распространяясь вдоль сильноиндуктивной радио-трассы, оказывается локализованным вблизи поверхно-сти раздела " воздух-импедансная среда". Поэтому такое поле и называется ПЭВ. Цель насятоящей работы -установить структуру ПЭВ на границе раздела, рассмот-реть углы наклона фронта волны в воздухе и в среде к импедансной поверхности. Выразить пространственные характеристики ПЭВ через действительные и мнимые части импеданса δ. В отличие от метода Зоммерфельда для определения компонент ПЭВ решалось непосред-ственно волновое уравнение (уравнение Гельмгольца), причем решение искалось в волновой зоне -на рас-стояниях, больших, чем длина волны. Дадим доказа-тельство, что в электромагнитное поле земной волны для сильноиндуктивных радиотрасс основной вклад дает только ПЭВ.Существование ПЭВ впервые более 100 лет назад предположил А. Зоммерфельд. Для существования ПЭВ необходимы два условия. Во-первых, электромагнитная волна должна быть вертикально поляризованной, т. е. ее излучателем является вертикальная относительно зем-ной поверхности электрическая антенна. Во-вторых, под-стилающая среда должна обладать сильноиндуктивным поверхностным импедансом [2,3]. Поля, переносимые вдоль такой радиотрассы, локализованы вблизи поверх-ности, т. е. затухают в воздухе и в импедансной среде. Электрический вектор E ПЭВ имеет две составляющие: радиальную E r -вдоль поверхности z = 0 и вертикаль-ную E z -нормально поверхности; магнитное поле H y перпендикулярно направлению распространения волны и лежит в плоскости поверхности.Мы выбираем цилиндрическую систему координат, такую, что радиальная ось r лежит на поверхности, ось z направлена по нормали к поверхности в воздух. Введем вект...

Radio wave propagation techniques have been very rarely applied to investigate tectonic fault zones and geoelectric profiles of the Baikal rift zone. In our study, we used a combination of ground-penetrating radar (GPR) and radio impedance techniques in order to identify and investigate tectonic crustal fault zones in the study area. Using soundings in the super-long, long and ultra short radio wave ranges (from tens of KHz to few GHz), we detected the tectonic fault zones in the seismically active Baikal rift zone, specifically in the Tunka depression and the areas of Southern Baikal and Kotokel lakes. Faults and fault zones were identified from impedance variations and changes in the geoelectric profiles by analyzing the radio impedance profiles and soundings in the super-long and long radio wave ranges. The georadiolocation of fault structures in the ultra-short wave range made it possible to differentiate the patterns of tectonic disturbances up to individual seismic dislocations in sedimentary and crystalline rocks and to determine the kinematics of movements in the fault zones. The techniques used in this study complement each other and ensure obtaining adequate quantitative descriptions of the study objects. By integrating various techniques of radio wave diagnostics, it is possible to obtain more detailed information on the structures of the tectonic fault zones. The results obtained in this study and the radio impedance and GPR sounding and profiling techniques developed to investigate a heterogeneous underlying medium can be used in seismological and geological engineering surveys of the eastern and northern regions of Russia.

No abstract

No abstract