Лабораторное исследования обратного рассеяния излучения Х-диапазона нелинейными гравитационно-капиллярными волнами

Анализ физических механизмов рассеяния микроволнового излучения на гравитационно-капилярных волнах (ГКВ) является важной частью проблемы радиолокационной диагностики морской поверхности. Несмотря на значительное число исследований по данной проблеме, имеется ряд пока не до конца выясненных вопросов, касающихся, в частности, природы рассеяния на ГКВ с длинами в диапазоне от 4-5 см до 20-30 см. Обратное рассеяние СВЧ излучения при средних углах падения на ГКВ малой амплитуды, когда профиль волн является квазисинусоидальным, отсутствует, если не выполняется условие брэгговского рассеяния. Для ГКВ достаточно большой крутизны на их переднем склоне формируется т.наз. паразитная капиллярная рябь, а также валообразные структуры вблизи гребня – bulge/toe. Паразитная рябь вблизи гребня имеет длину порядка 0.5-0.6 см, которая уменьшается вниз по склону ГКВ. При зондировании крутых ГКВ в Ка-диапазоне выполняется условие брэгговского резонанса на паразитной ряби, что, как было показано в наших предыдущих экспериментах, определяет значительный вклад брэгговской компоненты в интенсивность рассеянного сигнала. При этом bulge/toe структуры дают вклад в неполяризованную компоненту рассеяния. Было установлено также, что в присутствии пленки поверхностно-активного вещества паразитная рябь подавляется сильнее, чем bulge/toe, в результате чего рассеяние становится практически неполяризованным. При зондировании в Х-диапазоне паразитная рябь не обеспечивает брэгговский резонанс и, как можно ожидать, рассеяние должно определяться только bulge/toe структурами.
Целью данной работы является экспериментальная проверка механизма обратного рассеяния излучения Х-диапазона. Эксперименты проводились в овальном ветроволновом бассейне ИПФ РАН, в котором генерировались периодические ГКВ на частотах 3-4 Гц. Зондирование проводилось с использованием одно поляризационного скаттерометра Х-диапазона, изменение поляризации достигалось за счет поворота прибора вокруг оси антенны на 90 градусов. Угол падения излучения был около 50 градусов. В экспериментах получено, что рассеяние практически отсутствует для ГКВ малой амплитуды и резко возрастает с крутизной начиняя со с значений порядка 0.1-0.15. Интенсивности РЛ сигнала на обеих поляризациях близки, соответственно, поляризационное отношение близко к 1, что указывает на неполяризованный характер рассеяния. Пленки с достаточно малой концентрацией ПАВ, слабо воздействуют на амплитуду ГКВ, но сглаживают их профиль, так что рассеяние возникает лишь при крутизнах порядка 0,2 и более, однако интенсивность рассеяния при этом сопоставима со случаем чистой воды.
Работа выполнена при поддержке РНФ ( проект 25-77-20016).