電磁波在湍流大氣中的傳播
正文
大氣是一種隨機變化的連續介質。由於大氣的湍流運動，以及溫度、密度的小尺度變化，造成大氣折射率(見無線電波的空氣折射率)空間分布的不均勻性和時間上的不規則變化。大氣折射率不均勻，使電磁波偏離原來的傳播方向，這也是一種散射現象。研究電磁波（包括光波）在湍流大氣中傳播時所發生的各種現象及其規律性，是電磁波傳播理論的一個組成部分，也是大氣光學、無線電氣象學的一個基本問題。大氣湍流對電磁波傳播的影響人們早有認識。1959年蘇聯學者В.И.塔塔爾斯基在實驗觀測的基礎上，將大氣湍流的統計理論用於電磁波在隨機介質中的傳播問題，得到了小擾動近似下波動方程的解，奠定了電磁波在湍流大氣中傳播理論的基礎，至今仍被廣泛採用。
根據小擾動近似理論，大氣折射率的不均勻性對電磁波的散射強度，與電磁波波長λ的四次方成反比，與一定尺度的大氣折射率起伏強度成正比，與對散射角θ方向上的散射起作用的不均勻結構的尺度 l及半波長成正比,與sin(θ/2)成反比。60年代以來進行了大量的雷射傳輸實驗，證實了塔塔爾斯基的小擾動近似理論適用於弱湍流條件，同時又提出了一系列新理論（如改進的幾何光學方法,場論的重整化技術,互相干函式理論等），企圖解釋強湍流條件下電磁波的傳播特徵，但都沒有取得完全滿意的結果。因此，關於強湍流條件下的電磁波傳播理論，仍需要進一步發展和完善。電磁波在湍流大氣中的傳播理論，在天文觀測、電波通信、無線電導航、雷達跟蹤、雷射大氣傳輸、大氣遙感等方面都有重要的套用。
