电磁波在自然环境中如何传播的？|电磁波|电离层|短波|绕射|自然环境|表面波|辐射

电磁波在自然环境中的传播是一个复杂的过程。电磁波在自然环境中传播时，受媒质情况的影响可能出现绕射、反射、折射及散射等现象，波的传播方向将会发生改变；电磁波在传播过程中，随着其传播距离的变远而使其能量变得越加分散，而且媒质也不同程度地吸收电磁波的能量，因此在传播过程中电磁波的强度将不可避免地发生衰减。

以下是电磁波在自然环境中的主要传播方式：

一、地表面波（地波）传播

定义：天线辐射的电磁波沿地表面传播向远方。
特点：长、中、短波段的电磁波，地表面波是主要的传播方式。地球表面具有一定的导电能力和介电常数，这使得电磁波可以沿着地表传播。然而，地表面对电磁波的吸收会导致能量衰减，且频率越高，衰减越严重。地表面波传播很稳定，主要用于长波、中波波段的电磁波传播，而且沿海面传播时的衰减要比沿陆地传播时小得多，或者说沿海面传播时通信距离要远得多。
应用：地波传播主要用于中波以上的波段的近距离通信。由于地表面波信号比较稳定，在长波和中波的广播、导航以及短波乃至于超短波的近距离通信中仍广泛使用。然而，单纯用地表面波进行通信的范围受到了限制，因为随着传播距离的增大，电波的衰减和相位延迟会更加严重。

二、电离层反射（天波）传播

定义：发射天线辐射向高空的电磁波，因高空中电离层的反射而返回地面到达接收点。
特点：电离层对不同波段的电磁波的吸收和折射情况不同，因此电离层反射传播电磁波的方式主要用于中波和短波波段。电离层对电磁波的吸收主要发生在D层和E层，而较高频率的电磁波吸收较小。利用电离层反射传播电磁波时，要尽量采用较高的工作频率，但存在最高工作频率的限制，因此有一个最佳频率范围。电离层的日变化和季节变化会影响电磁波的反射和传播。
应用：天波传播在短波通信和广播领域具有广泛应用。短波通信因其独特的传播特性，在海上航行、航空旅行以及偏远地区的通信中发挥着重要作用。在自然灾害等紧急情况下，短波通信能够迅速恢复通信，保障信息的及时传递，具有较强的抗灾能力。

三、视距传播（直线传播）

定义：电磁波沿着发射点与接收点间的直线传播。
特点：频率高于30MHz的电磁波将穿透电离层，不能被反射回来，并且波长比较短，沿着地球表面绕射的能力也很弱，因此只能进行类似于可见光那样的直线传播。这种传播方式称为视距传播。视距传播的距离受到地球曲率、大气折射和障碍物等因素的限制。为了增加通信距离，可以采用中继通信的方法，通过中继站将无线电信息传播到远处的接收端。卫星通信和平流层通信等技术就是基于视距传播原理实现的。

应用：在城市或平坦地区，地面通信常常采用视距传播方式。例如，微波接力通信就是利用微波的视距传播特性，通过一系列的接力站将信号传输到远距离的接收点；卫星通信中的上行链路和下行链路通常也采用视距传播方式。卫星位于地球的高空，与地面的发射站和接收站之间形成了一条相对直线的传播路径；雷达系统利用电磁波的视距传播特性进行目标探测和定位。雷达发射的电磁波沿直线传播到目标物体，然后反射回来被雷达接收，从而确定目标的位置和速度等信息；在无线对讲系统中，特别是在VHF（超高频）和UHF（特高频）频段，电磁波也主要通过视距传播方式进行通信。这些频段的电磁波能够较好地适应复杂的地形和城市环境中的传播。