Обнаружение пространственной дисперсии для микроволнового излучения в ледяных покровах

При радиолокационном зондировании ледников ранее были обнаружены аномалии электромагнитных свойств льда, проявляющиеся в исчезновении отраженного от ложа ледника сигнала на значительной части трассы, аномалиях во вращении плоскости поляризации сигнала при вторичном прохождении того же объекта и т. д. [1]. Эти аномалии исследователями никак не объяснялись. Вместе с тем, в [2] сделано сообщение об обнаружении на частоте 13 ГГц в пресном ледяном покрове, вблизи точки таяния, пространственной дисперсии для микроволнового излучения. Она проявлялась в виде пространственных биений при изменении расстояния между передатчиком и приемником и связывалась с появлением второй волны с одинаковой поляризацией и близкими волновыми векторами.
Существование двух волн с одной поляризацией, но различными волновыми числами было предсказано в работах [3] для оптического диапазона в случае кристаллических тел, обладающих пространственной дисперсией. Для таких сред тензор диэлектрической проницаемости зависит не только от частоты поля, но и от волнового вектора. Эффект может возникать в периодических средах, когда характерный период изменений электрических свойств среды становится соизмеримым с длиной волны электромагнитного излучения.
Изучение биений сигнала в ледяном покрове показало, что частота биений может изменяться от единиц мегагерц до значений около ста мегагерц. Исследования электромагнитных свойств льда, выполненные с использованием резонаторов, показали, что дисперсионные кривые для исследуемого объекта соответствуют случаю существования в среде двух волн на одной частоте, а также совпадения значений волнового вектора для двух различных частот.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 03-02-16042).
1. Богородский В.В., Бентли Ч., Гудмандсен П. Радиогляциология. Л. Гидрометеоиздат. 1982. 294 с.
2. Бордонский Г.С. Электромагнитные свойства льда вблизи температуры фазового перехода вода-лед. // Физика твердого тела. 2005. Т. 47, №4. С. 691-695.
3. Агранович В.М., Гинзбург В.Л. Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теория экситонов. М.: Наука. 1979. 432 с.