www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Principiile Radiolocaţiei

Propagarea undei electromagnetice

subrefracție
fără refracție
influențat
de refracție
superrefracție
linia cerului
orizont radio

Ilustrație 1. Efectul refracției asupra razei de acțiune a orizontului radio

subrefracție
fără refracție
influențat
de refracție
superrefracție
linia cerului
orizont radio

Ilustrație 1. Efectul refracției asupra razei de acțiune a orizontului radio

subrefracție
fără refracție
influențat
de refracție
superrefracție
linia cerului
orizont radio

Ilustrație 1. Efectul refracției asupra razei de acțiune a orizontului radio

Propagarea undei electromagnetice

Propagarea undelor electromagnetice într-un mediu omogen cu caracteristici constante urmează legile cvasi-optice. În practică, însă, astfel de condiții sunt relativ rare în atmosfera Pământului.

Propagare anormală

Propagarea anormală (denumită anaprop în sursele de limbă engleză) apare atunci când coeficientul de refracție se modifică din cauza gradientului de temperatură, a presiunii atmosferice și a umidității. Influența factorilor menționați poate conduce la diferite condiții nestandardizate de propagare a undelor electromagnetice.

Strat de inversiune

Ilustrație 2: Inversiunea atmosferică

Strat de inversiune

Ilustrație 2: Inversiunea atmosferică

Una dintre cele mai frecvente anomalii ale condițiilor atmosferice din Europa este inversiunea de temperatură, care apare atunci când solul radiază căldură în timpul unei nopți senine. Temperatura la sol scade, dar atmosfera superioară rămâne relativ caldă. În acest caz, gradientul de temperatură este opusul (invers) gradientului de temperatură negativ normal, în care temperatura atmosferei scade odată cu creșterea altitudinii. Această inversiune de temperatură are ca rezultat o curbură a traiectoriei de propagare a undelor electromagnetice spre suprafața Pământului. Acest lucru mărește considerabil raza de acțiune a vehiculelor radio active, inclusiv a radarelor.

Superrefracție

În unele cazuri speciale, cum ar fi deasupra suprafeței mării, când aerul mai cald de pe uscat este deplasat de aerul mai rece din apă, se poate produce fenomenul de superrefracție. Sunt cunoscute exemple în care raza teoretică de acțiune a unui vehicul radio a fost depășită cu 600%.

În condiții de superrefracție, semnalul reflectat de la țintă poate apărea în următoarea perioadă de sondare (sau chiar după una). În mod evident, poziția semnului de țintă de pe afișajul radar nu ar corespunde poziției reale a țintei în spațiu, iar coordonatele acesteia ar fi măsurate incorect.

Canalul atmosferic

În condiții atmosferice normale, aerul cel mai cald se află în apropierea suprafeței Pământului. Pe măsură ce creșteți în altitudine, aerul devine treptat mai rece. Cu toate acestea, uneori apare o situație neobișnuită în care se formează straturi de aer cald peste straturi de aer rece. Această situație este cunoscută sub numele de inversiune de temperatură. În cazul unei inversiuni de temperatură, straturile de aer rece sunt prinse între suprafața Pământului și un strat de aer cald sau între două straturi de aer cald. Acest lucru creează ceea ce se numește un canal atmosferic (denumită ducting în sursele de limbă engleză).

straturi inverse
zonă moartă

Ilustrație 3: Canalul atmosferic

straturi inverse
zonă moartă

Ilustrație 3: Canalul atmosferic

Dacă o undă electromagnetică (în special în benzile HF și VHF) emisă de o antenă de emisie intră într-un astfel de canal cu aer rece la un unghi de incidență foarte mic, aceasta se poate propaga mult dincolo de raza normală de vizibilitate. Atunci când canalele atmosferice apar din cauza inversiunilor de temperatură, nu este neobișnuită o recepție bună de televiziune de la o stație aflată la sute de kilometri distanță. Motivul este diferența de densitate și de indice de refracție între aerul cald și cel rece. O schimbare bruscă a densității aerului atunci când o undă electromagnetică pătrunde într-un strat de aer cald deasupra unui canal face ca aceasta să se refracteze înapoi spre Pământ. Atunci când unda atinge Pământul sau stratul de aer cald de sub canal, este reflectată sau refractată din nou în sus și se deplasează mai departe în josul canalului cu multiple reflexii. Un exemplu de propagare a undelor radio printr-un canal atmosferic este prezentat în figura 3.

Subrefracție

Situația opusă este posibilă și în cazul în care condițiile atmosferice sunt de așa natură încât traiectoria undelor electromagnetice se înclină mai degrabă spre suprafața Pământului decât spre aceasta. Acest fenomen se numește refracție negativă sau sub-refracție. În condiții de subrefracție, există o scădere a domeniului de detecție a țintelor. Acest lucru se observă prin apariția unor scăderi ale acoperirii radar la unghiuri mici de elevație.

Tabelul 1 oferă o prezentare generală a diferitelor condiții anormale de propagare electromagnetică.

Refracție Gradient de
indice de
refracție
Reprezentare
schematică
Condiții de apariție
negativ
(subrefracție)
>0 Ninsori,
Situație în care, odată cu creșterea altitudinii, temperatura scade mult mai repede, iar umiditatea scade mult mai lent decât într-o atmosferă normală.
fără 0 Dacă indicele de refracție nu se modifică la un anumit interval de altitudine.
positiv,
slab
de la 0
la −4·10−8
Vreme ploioasă, înnorată dacă, odată cu creșterea altitudinii, temperatura scade mult mai repede și umiditatea scade mai încet decât într-o atmosferă normală.
positiv,
normal
−4·10−8 Înnorat când straturile atmosferice sunt bine amestecate. Corespunde unei atmosfere normale dacă temperatura aerului scade cu 6,5° la 1 km de altitudine și presiunea scade cu 3,5 mbar la 1 km de altitudine.
positiv,
crescut
de la −4·10−8
la −17,5·10−8
Vreme senină după apusul soarelui, când temperatura aerului scade ușor cu altitudinea, adică începe inversiunea de temperatură.
positiv,
critic
−17,5·10−8 Vreme senină după apus cu inversiune de temperatură
Superrefracție mai puțin de
−17,5·10−8
Presiune ridicată, inversiune semnificativă de temperatură și umiditate redusă. Semnificativ deasupra continentului noaptea și dimineața, deasupra mării pe timp senin, adesea pentru zile întregi, când aerul de la suprafața mării este mai puțin cald și mai umed decât în straturile superioare.

Tabelul 1 - Clasificarea refracției undelor radio în atmosfera terestră