Береговой рефракцией или радиосклонением называют такое явление, когда радиоволна при пересечении береговой черты изменяет направление своего распространения. Оно было открыто в 1908 г.
До последнего времени при объяснении этого явления пользовались теорией поверхностной волны немецкого ученого Ценнека, истолковывая изменение направления распространения радиоволн как преломление. Отсюда возникло и название явления: береговая рефракция.
Исходя из неправильной концепции Ценнека, выражающейся в том, что скорость распространения радиоволн зависит от электрических свойств почвы, невольно приходили к заключению, что скорость над морем меньше таковой над сушей, а поэтому при переходе радиоволны с суши на море должно происходить такое изменение направления ее распространения, при котором луч приближался бы к нормали (рис. 1).
Переход радиоволны с суши на море
Такое объяснение противоречило всем известным фактам. Уже в 1925 г. было замечено вытекающее из этой теории расхождение в знаке явления береговой рефракции. Впоследствии также неоднократно отмечалось, что в указанном выше случае луч отклоняется от нормали (рис. 2).
По этому поводу советские ученые академики Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси писали:
«Концепцию поверхностной волны Ценнека Ю. Б. привлекали к истолкованию ряда наблюдаемых явлений, например, к истолкованию так называемой береговой рефракции. Однако сопоставление ее с наблюдаемыми явлениями приводит к разногласию не только в количественном, но и в качественном отношении».
До открытия радиоинтерференционного метода исследования распространения радиоволн советскими учеными академиками Л. И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси в 1930 г. явление береговой рефракции оставалось мало исследованным как теоретически, так и практически. Это открытие дало возможность правильно объяснить явление береговой рефракции.
Академики Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси показали, что скорость распространения радиоволн не зависит от свойств почвы, а поэтому объяснить явление береговой рефракции как преломление, с точки зрения геометрической оптики, неверно.
Они писали:
«Опыты подтверждают из теоретических соображений независимость скорости распространения от свойств почвы. Величина этой скорости равна скорости распространения в свободном пространстве (воздухе)».
Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси показали, что правильно объяснить явление береговой рефракции можно, лишь изучив фазовую структуру электромагнитного поля на близких расстояниях от излучателя.
Экспериментальные исследования береговой рефракции были проведены в 1940 г. на берегу Черного моря Я. Л. Альпортом и Б. Н. Горожанкиным. Исследования показали, что явление береговой рефракции следует объяснить не различием скоростей над сушей и морем, чего в действительности нет, а изменением фазовой структуры поля на границе раздела (береговая черта).
Теоретическое обоснование береговой рефракции дали советские ученые академик В. А. Фок, проф. Г. А. Гринберг и Е. Л. Фейнберг. Исследования Г. А. Гринберга в 1942 г. показали, что направление распространения радиоволн над сушей совпадает с тем, которое было над морем. Проф. Е. Л. Фейнберг подробно исследовал явление и пришел к следующим выводам:
- ошибка от береговой рефракции состоит из двух ошибок:
- а) береговой ошибки почвы, имеющей полукруговой характер, и
- б) береговой ошибки рельефа, имеющей четвертной характер;
- ошибка исчезает с увеличением расстояния от берега;
- сшибка не зависит от длины волны;
- абсолютной величины ошибка не превышает в худших случаях 2-3°.
Подвергнув анализу экспериментальные исследования Эккерслея (1920 г.), Омит-Роза (1928 г.), Альпорта и Горожанкина (1940 г.), проф- Е. Л. Фейнберг доказал правильность новой теории береговой рефракции. Блестящим подтверждением правильности теории береговой рефракции, созданной советскими учеными, является применение фазометрических методов определения места корабля в море.
Если бы возмущающее действие препятствий - (островов, льдов и т. д.) на радиоволны сохранялось всё время, т. е. после того, как радиоволны прошли над ними, то фазовая структура поля оказалась бы искаженной и было бы невозможно определить по разности фаз разность расстояний (или расстояния). Таким образом, практика эксплуатации фазометрических приборов доказывает правильность новой теории.
Наконец, интересно замечание шкиперов английских рыболовных шхун, плавающих в Норвежском море: «,,горы Норвегии не оказывают заметного влияния на северные пеленги радиомаяка «Ставангер».
Приведенные факты показывают, что по мере удаления от берега ошибка от береговой рефракции исчезает. По теории же Ценнека выходило, что изменение направления распространения радиоволны, полученное при переходе её с суши на море или обратно, будет сохраняться и в дальнейшем (на любом расстоянии от берега).
Таким образом, радиоинтерференционный метод исследования распространения радиоволн, разработанный в СССР, дал возможность правильно объяснить явление, имеющее актуальное значение для морской навигации.
Хоть явление береговой рефракции стало по-новому объясняться с 1941 г., в нашей морской литературе и в первую очередь в учебных пособиях новая теория отражения не получила.
Проф. Е. Л. Фейнберг писал по этому поводу:
«Неверная «Ценнековская» точка зрения на явление получила широкое распространение и в научной литературе и в практических руководствах».
К такой литературе относятся хорошо известные морякам торгового флота учебники П. В. Кармазина и А. М. Байрашевскюго. По этим книгам учатся и учились сотни молодых моряков, и очень плохо, что они получают неверное представление об исключительно важном для навигации явлении. А ведь эти книги писались тогда, когда у на с уже были напечатаны материалы по новой теории береговой рефракции.
