十一、电磁波的传播

不同波长的电磁波有着不同的传播特性，这里只介绍无线电波的传播．无线电波的传播方式大致有三种：地波、天波和直线传播（图 4-27）．

地波沿地球表面空间传播的无线电波叫做地波．地面上有高低不平的山坡和房屋等障碍物，无线电波要绕过这些障碍物，才能被各处的接收机收到。波的重要特性之一是衍射，当波长大于或相当于障碍物的尺寸时，波可以绕到障碍物的后面．地面上的障碍物一般不太大，长波能很好地绕过它们．中波和中短波也能较好地绕过它们．短波和微波的波长过短，绕过障碍物的本领很差．

地球是导体，地波沿地面传播时地球表面会因电磁感应而激起感生电流，这就要损失能量．这种能量损失随频率的增高而增大．因此，从能量损失的角度来看，这种传播方式对长波、中波和中短波比较适宜，对短波和微波则不适宜．地波在传播过程中要不断损失能量，因此中波和中短波的传播距离不太大，一般在几百千米范围内．收音机在这一波段一般只能收听到本地或附近省市的电台，就是这个缘故．虽然长波的传播距离可以远得多，但发射长波的设备庞大，造价高， 因此无线电广播一般不用长波．由于地波传播稳定可靠，近年来在超远程无线电通讯和导航技术等方面，发射长波的技术已有很大发展．

天波依靠电离层的反射来传播的无线电波叫做天波．什么是电离层呢？在地球表面的大气层中，在大约 50 千米到几百千米的范围内，一部分中性气体分子由于受到太阳光的照射而发生电离，分解为带正电的离子和自由电子，这层大气就叫做电离层．

电离层对于不同波长的电磁波表现出不同的特性．对于波长短于 10 米的微

波，电离层能让它穿过，飞向宇宙．对于波长超过 3000 米的长波，电离层基本上把它吸收掉．对于中波、中短波和短波，波长越短，电离层对它吸收得越少而反射得越多．因此，短波最适宜以天波的形式传播，可以传到几千千米以外的远处．

电离层是不稳定的。白天电离程度高，夜晚电离程度低．夜晚电离程度低， 电离层对中波和中短波的吸收减弱，这时中波和中短波也可以用天波的形式传播。收音机在夜晚能够收听到许多远地的中波或中短波电台，就是这个缘故．由于电离层不稳定，电离程度和高度经常变化，无线电波到达接收机时强弱也随着时刻变化，因此在用一般收音机收听短波广播时，声音常是忽大忽小．高级收音机里，增设特殊的线路自动控制音量，来解决这个问题．

直线传播微波又叫超短波，它既不能以地波的形式传播，又不能依靠电离层的反射以天波的形式传播。微波的传播形式跟光相似，是沿直线传播的．这种沿直线传播的无线电波叫做空间波或视波．

地球表面是圆球形的，沿直线传播的微波能够传播的距离不大，一般为几十千米．这种传播方式受大气的干扰小，能量耗损小，接收到的信号较强而且比较稳定．电视、雷达采用的都是微波．

远距离传送微波，需要设立中继站．由某地发射出的微波被中继站接收，放大后再传向下一站，这样一站传一站，把微波传向远方．同步通讯卫星可以用来作微波中继站．同步通讯卫星相对于地面静止在赤道上空 36000 千米的高处，只要有三颗这样的卫星，就可以把微波信号传遍全世界．