理论教育 海洋中电磁场及应用:衰减特性、波长和波速

海洋中电磁场及应用:衰减特性、波长和波速

时间:2023-10-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于从海表面透入海水中的平面电磁波,场的幅度是以指数规律衰减的。相位变化2π的距离,被称为波长λ。表1.3中列出了一定电导率条件下不同频率的电磁波在海水中的波长值、波速值和趋肤深度。表1.3海水中电磁场的传播参数(续表)从表1.3中可以看出,在1 Hz时,电磁场在海水中的传播速度大约为1 600 m/s,与水中声速接近。同时从表1.3中可以看出,衰减较弱的低频电磁场可以在海水中传播300 m甚至更远的距离。

海洋中电磁场及应用:衰减特性、波长和波速

对于从海表面透入海水中的平面电磁波,场的幅度是以指数规律衰减的。相位变化2π的距离,被称为波长λ。电磁场在海水中的波长与它的电参数有关,并可按以下公式算出:

其中,μ=μ0=4π×10-7 H/m。

电磁场对于介质有一定的穿透能力,一般用趋肤深度δ的概念表示穿透深度,它表示电场或者磁场幅度衰减到原值的1/e(36.8%)的距离,一定程度表征了该频率电磁场在海水中的传播能力:

式中 f——频率;

λ——波长。(www.daowen.com)

表1.3中列出了一定电导率条件下不同频率的电磁波在海水中的波长值、波速值和趋肤深度。

表1.3 海水中电磁场的传播参数(海水电导率3.7 S/m)

(续表)

从表1.3中可以看出,在1 Hz时,电磁场在海水中的传播速度大约为1 600 m/s,与水中声速接近。随着频率的增加,传播速度逐渐增大。频率扩大2个数量级,波长缩小至1/10,而波速扩大10倍。在平面假设下,海洋中电磁场传播距离等于波长时,衰减会大于500倍(e-2π≈0.001 85)。同时从表1.3中可以看出,衰减较弱的低频电磁场可以在海水中传播300 m甚至更远的距离。正是由于低频电磁场衰减弱,对海水的穿透力强,海洋电磁场研究才把TLF、ELF这几个频段的电磁波作为研究重点。

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