Рефракция

Рефракция - это искривление пути радиоволны при прохождении через среду с меняющимися свойствами. Волна не всегда идёт строго по прямой: если плотность или состав среды меняются вдоль её пути, направление распространения плавно загибается. Для радиосвязи и навигации это означает, что сигнал спутника приходит к приёмнику не точно по прямой линии, а по слегка изогнутой траектории.

В атмосфере рефракцию вызывает изменение плотности воздуха с высотой. У поверхности воздух плотнее, выше - разреженнее, и радиоволна, проходя через эти слои, понемногу загибается к Земле. Из-за этого спутник, особенно у горизонта, виден чуть выше своего истинного положения, а путь сигнала оказывается длиннее прямой линии. Похожий эффект знаком по оптике: ложка в стакане воды кажется надломленной из-за преломления света.

Для спутниковой навигации рефракция - источник ошибки, который нужно учитывать. Искривление пути в тропосфере и ионосфере удлиняет ход сигнала и вносит вклад в задержки, которые приёмник принимает за изменение дальности. Сильнее всего это проявляется при низком угле возвышения спутника, когда волна идёт почти вдоль поверхности и проходит сквозь толщу атмосферы под скользящим углом.

Чтобы скомпенсировать рефракцию, в приёмниках применяют модели атмосферы, учитывающие угол на спутник, высоту точки и параметры среды. В ионосфере искривление и задержку устраняют двухчастотным приёмом, в тропосфере - расчётными моделями. У рефракции есть и полезная сторона: загибание волн к Земле немного увеличивает дальность связи за горизонт, а в особых погодных условиях порождает аномально дальнее распространение радиоволн.