理论教育 界面影响理论分析:海洋电磁场及应用

界面影响理论分析:海洋电磁场及应用

时间:2023-10-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:简化起见,利用两层水平均匀导电媒质模型分析界面对海洋电磁场的影响。对于电场强度而言,点源及其像源在界面上产生的电场水平分量方向一致,同向叠加可以增大幅值;产生的电场垂直分量则方向相反,反向叠加则降低幅值,与物理机制分析结论一致。

界面影响理论分析:海洋电磁场及应用

简化起见,利用两层水平均匀导电媒质模型分析界面对海洋电磁场的影响。由基本电磁理论可知,媒质界面的影响可用实际点源(偶极子源)的像点源来等效。因此在图3.2中,海水-海床两层模型中海水中点源产生的电场φp等同于海水无限大空间模型该点源与其界面镜像位置像源产生水下电场的线性叠加:

图3.2 镜像法原理图

式中 φp——两层模型下源在海水中产生的水下电势

φ0——无限大空间模型下点源在海水中产生的水下电势;

φr——无限大空间模型下像源在海水中产生的水下电势;

σ1——海水电导率

σ2——海床电导率;

k12——界面反射系数;(www.daowen.com)

Ku——电势界面等效系数,为存在界面情况下电势与无限大空间电势之比。

对于海床基测量方式,测点坐标z=0,电势界面等效系数为

同理,可定义电场强度三分量界面等效系数,通过公式推导可知,电场强度水平分量界面等效系数KE1与电势等效系数Ku一致,见式(3.6),电场强度垂直分量界面等效系数KE2

由于海水电导率大于海床电导率,即σ1>σ2,因此k12>0,KE1>1,KE2<1,从而

另外,当σ2趋近于0时,存在

式(3.10)表明,海床高阻特性使界面上水下电势幅值增大,当海床电导率为0时,电势可增大为无限大空间的2倍。对于电场强度而言,点源及其像源在界面上产生的电场水平分量方向一致,同向叠加可以增大幅值;产生的电场垂直分量则方向相反,反向叠加则降低幅值,与物理机制分析结论一致。由此可见,海水-海床界面的存在会增大电场水平分量幅值,减小衰减速率。

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