Radiowellen / Licht: Atmosphärische Brechung

Das folgende Bild unterscheidet zwischen einem visuellen Horizont und einem Radarhorizont .

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Nebenbemerkung: Ich bin mit der Primärüberwachungsradartechnologie nicht allzu vertraut, aber dieses Bild bezieht sich auf das Sekundärüberwachungsradar, bei dem das Flugzeug ein Funksignal mit 1090 MHz aussendet. Dies bezieht sich also auf eine einfache Einweg-Funkübertragung vom Flugzeug zur Antenne.

Die Quelle behauptet, dass der Funkhorizont aufgrund atmosphärischer Induktion erweitert wird , was dazu führt, dass elektromagnetische Funkwellen zum Boden hin gebrochen werden. Das Gesetz von Snell legt nahe, dass die Brechung nur mit der Geschwindigkeit beschrieben werden kann:

Sünde ⁡ θ 1 Sünde ⁡ θ 2 = v 1 v 2

Sind elektromagnetische Strahlung und Licht nach meinem Verständnis dasselbe? Radiosignale haben einfach eine andere Frequenz als sichtbares Licht, aber beide haben die gleiche Geschwindigkeit. Sollte das sichtbare Licht also nicht genauso gebrochen werden wie die Radiowellen? Sollte der Sichthorizont nicht gleich dem Funkhorizont sein?

Antworten (2)

Der Hauptunterschied zwischen Kanälen bei sichtbaren Wellenlängen und Radiowellen liegt in der Wirkung von Wasserdampf auf den Brechungsindex von Luft.

Im sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums hängt der Brechungsindex von Luft von der Änderung der Dichte (Temperatur) der Luft mit der Höhe ab und nicht sehr stark von der Menge an Wasserdampf in der Luft.
Im Funkbereich des elektromagnetischen Spektrums hängt neben dem Brechungsindex der Luft in Abhängigkeit von der Luftdichte auch stark vom Wasserdampfanteil der Luft ab.
Die Variation des Wasserdampfanteils in der Luft mit der Höhe ist auch viel größer als die Variation der Dichte der Luft, so dass es eine größere Änderung des Brechungsindex mit der Höhe im Radioteil des Spektrums gibt.

In der Praxis ist die vertikale Änderung des Brechungsindex der Luft im Funkbereich des Spektrums etwa doppelt so groß wie im sichtbaren Bereich des Spektrums.

Sowohl sichtbare als auch Funkwellen werden also durch die vertikalen Änderungen des Brechungsindex gebrochen, aber die Funkwellen werden wesentlich stärker gebogen/gebrochen, da sie vom Wasserdampf in der Luft beeinflusst werden.

Der Brechungsindex von Luft ist frequenzabhängig, so wie verschiedene Lichtfarben in einem Prisma unterschiedlich stark abgelenkt werden, können Radiowellen und Lichtwellen von der Luft unterschiedlich stark abgelenkt werden.

Radiowellen / Licht: Atmosphärische Brechung
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