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很多人都有这样的经历：一到下雨天，手机网络就变得特别慢，视频看不了，网页打不开，甚至连微信消息都发不出去。这时候我们往往会抱怨运营商，觉得是他们的网络质量有问题。但实际上，雨天网络变差有着深层的物理原因，这并不完全是运营商的锅。让我们通过科学的角度来了解这个现象背后的真相。
要理解雨天网络变差的原因，我们首先需要了解无线信号的本质。手机信号、WiFi信号本质上都是电磁波，它们以光速在空气中传播。不同的通信制式使用不同的频率：2G使用900兆赫兹和1800兆赫兹，4G使用1800兆赫兹和2600兆赫兹，而5G则使用更高的3500兆赫兹甚至28千兆赫兹。频率越高，波长越短，这个特性对信号在恶劣天气中的表现有重要影响。
当电磁波遇到雨滴时，会发生三种主要的物理现象。首先是散射，雨滴会改变电磁波的传播方向，使原本直线传播的信号向四面八方散射。其次是吸收，雨滴会吸收部分电磁波能量，导致信号强度减弱。第三是折射，信号在通过雨滴时会发生弯曲。根据雨滴大小与波长的关系，散射可分为瑞利散射和米氏散射。雨滴越大、降雨越强、信号频率越高，这些效应就越明显，最终导致接收端收到的信号大幅衰减。
频率与雨衰之间存在明确的数学关系。根据雨衰公式，衰减量与频率的2.2次方成正比，这意味着频率越高，雨衰越严重。从图表可以看出，2G网络使用的900兆赫兹和1800兆赫兹频段受雨天影响很小，4G网络的2600兆赫兹频段受到中等程度影响，而5G网络使用的3500兆赫兹和28千兆赫兹频段则受到严重影响。这就解释了为什么在同样的雨天条件下，5G网络比4G网络更容易出现信号问题，而2G网络相对最稳定。
雨天不仅仅是雨滴直接影响信号，整个大气环境的变化都会对电磁波传播产生影响。雨天时湿度急剧增加，大气折射率发生改变，温度和气压也会波动。这些变化导致信号传播路径不再是简单的直线，而是出现弯曲、反射和散射。多径效应变得更加严重，同一个信号通过不同路径到达接收端，产生时间差和相位差，造成信号衰落和干扰。这种综合性的大气影响进一步恶化了雨天的网络质量。