Диэлектрическая проницаемость воздуха в дождь

[Anton_Menshov]

Добрый день.

Возникла необходимость в данных следующего толка.
Величина диэлектрической проницаемости воздуха при н.у. - величина известная.
Несложно найти данные по изменению диэлектрической проницаемости при изменении давления, чуть сложнее - при увеличении влажности, т.е. количества содержащихся водяных паров.

Очень интересны модели или таблицы зависимости диэлектрической проницаемости (тангенс угла диэлектрических потерь и т.д.) воздуха, т.е. "атмосферы" при дожде разной интенсивности.
(интересен воздух, находящийся близко к Земле, до 10-20 м над земной поверхностью).
Кто нибудь слышал о чем-то в этом роде?

[mihiv]

Для определенности рассмотрим распространение э.-м. волны в радиодиапазоне.
Будет происходить рассеяние э.-м.волны на водяных каплях,в результате амплитуда волны будет убывать,что можно трактовать как дополнительные потери в диэлектрике,т.е. можно подобрать диэлектрик с такой "эффективной"диэл.проницаемостью,что затухание волны будет тем же самым.

[Anton_Menshov]

mihiv,

спасибо за корректное описание модели.
Как раз начал искать что-то вроде "эффективной диэлектрической проницаемости" для воздуха во время дождя.
Очень и интересуют параметры такого диэлектрика.

идеально: формула, описывающая зависимость диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в зависимости от интенсивности дождя (количество и размер капель на единицу объема...или просто, в процентах от максимально возможного).

желательно: какие-то приблизительные данные, т.е.
epsilon: 3, tan delta: 0.02
в каком-то авторитетном источнике.....

Или вообще, есть способ это как-то самому рассчитать, более-менее обоснованно?
Моделирование в матлаб распространения ЭМ-волны?

Никак не могу найти в интернете чего-то похожего.

[BISHA]

Anton_Menshov в сообщении #508669 писал(а):

Возникла необходимость в данных следующего толка.

Капли дождя - множество маленьких параллельно соединенных конденсаторов. Здесь очевидно удобно рассматривать на на единицу площади конденсатора, учитывать интенсивность дождя и размеры капель. А диэлектрическую проницаемость определять через сравнение ёмкостей. К сожалению данных по вашему вопросу не видел.

[Circiter]

2Anton_Menshov
Простите, а не возможна ли банальная экспериментальная проверка? Помните школьный опыт с замерами диэлектрической проницаемости воздуха при введении в него диэлектриков, пламени и пр.? То есть по геометрии и напряжению расчитываем емкость для водно-воздушной аэрозоли между обкладками и для чистого воздуха, находим отношение этих величин. Меняем размеры капель, повторяем опыт, составляем таблицу. В модели для подвижных капель (т.е. дождя), как мне кажется, ещё придется учитывать и неизбежную механическую ионизацию + вклад примесей в рассеяние волны на капле в рамках подхода участника mihiv (понятно, что соленый дождь скорее всего даст другие результаты по сравнению с пресным).

[profrotter]

Anton_Menshov в сообщении #509246 писал(а):

Как раз начал искать что-то вроде "эффективной диэлектрической проницаемости" для воздуха во время дождя.

Попробуйте поисковые запросы вида:
"Диэлектрическая проницаемость тропосферы"
"Электрические свойства тропосферы"
"Электрические свойства атмосферы"

Также посмотрите учебники с названием "Распространение радиоволн" и "Статистическая радиофизика"

Также Радиотехнические и радиооптические системы: Учебное пособие для студентов вузов / Э.А. Засовин, А.Б. Борзов, Р.П. Быстров, Е.П. Илясов, А.А. Потапов, А.В. Соколов, А.Н. Титов / Под ред. Э.А. Засовина. М.: Круглый год, 2001. Глава 4. Там много ссылок на другие книги и оригинальные работы и упоминаний об авторах оригинальных работ.

BISHA в сообщении #509249 писал(а):

Капли дождя - множество маленьких параллельно соединенных конденсаторов.

Капли дождя - это хаотично-распределённые в пространстве объекты, на которых происходит рассеяние (дифракция) электромагнитных волн. Как именно происходит это рассеяние зависит и от соотношения длины волны и геометрического размера капли. Заметное влияние дождя наблюдается в диапазоне СВЧ и выше. А вы говорите конденсаторы...

[BISHA]

profrotter в сообщении #509527 писал(а):

А вы говорите конденсаторы...

Просто пытался высказать идею опыта для электростатического поля.

[Anton_Menshov]

Большое спасибо за советы! )

На данный момент решил воспользоваться упрощенной экспоненциальной моделью, которая, предположительна должна довольно неплохо отражать эффективную диэлектрическую проницаемость смешанных сред.
то есть:
$\varepsilon_{effective} ^{\alpha }=\sum_{i=1}^{n}f_{i}\cdot \varepsilon_{i} ^{\alpha }$
что для водно-воздушной смеси:
$\varepsilon_{air-water}=\sqrt[\alpha ]{f_{water}\cdot \varepsilon_{water} ^{\alpha }+f_{air}\cdot \varepsilon_{air} ^{\alpha }}$
где $\alpha=0.333$
а f=объемная доля компонента.
Далее определяем долю воды в атмосфере, используя параметры: интенсивность дождя и скорость водяных капель (зависящую от размера капель).