Aula 3: Propagação de ondas EM Capítulo 3 do Battan.

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  • Aula 3: Propagao de ondas EM Captulo 3 do Battan.
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  • Propagao de ondas EM na atmosfera No vcuo: No ar: ndice de refrao No nvel do mar: n = 1.0003 No espao : n = 1.0000 permissividade do meio capacidade indutiva magntica A velocidade da onda para um meio no- vcuo definido pelo ndice refrao.
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  • Propagao de ondas EM na atmosfera Portanto: O ndice de refrao da atmosfera governa o caminho das ondas de rdio A atmosfera no um meio homogneo, pois temos variaes de temperatura, presso e vapor dgua ao longo da coluna. Estas variveis por sua vez alteram o ndice de refrao e consequentemente podem encurvar as ondas de rdio que se propagam.
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  • Em geral, temos que o ndice de refrao comumente expresso pelo ndice de refratividade N. Refratividade (Rdio): No nvel do mar: N = 300 No espao: N = 0 ndice de refrao
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  • As molculas de ar no possuem um momento de dipolo permanente, logo N no varia com a freqncia. Este efeito implica que existe uma dependncia da freqncia da radiao incidente.Entretanto, as molculas de gua tem um momento de dipolo permanente. Ento com a incidncia de um E elas se excitam em reao radiao incidente. Este efeito implica que existe uma dependncia da freqncia da radiao incidente. Para frequncias em microodas: N = Termo Seco + Termo mido
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  • Os ndices de refrao e refratividade esto relacionados com a parte seca e mida do ar P d T e Onde, P d a presso atmosfrica (mb), T a temperatura do ar (K) e e presso de vapor (mb) Ou Termo Seco Termo mido
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  • Como P, T, UR variam com a altura o ndice de refrao tambm ir variar com a altura, ou seja, dn/dz 0. Dessa maneira a propagao dos raios sofrer alteraes na sua direo. Neste sentido, podemos aplicar a lei de Snell.
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  • Lei de Snell n - n n i r ViVi VrVr Onde: i o angulo incidente r o ngulo de refrao V i a velocidade da luz no meio n V r a velocidade da luz no meio (n n) Normalmente na atmosfera, n diminui continuamente com a altura Portanto: devido a refrao, feixes/raios de energia EM que se propagam para cima tendem a se curvar em direo superfcie da terra.
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  • Como a temperatura diminui com a altura, temos que em princpio dn/dz diminui com a altura tambm. Como n = c/v temos que: v r > v i sin r > sin i logo r > i
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  • Curvatura da Terra Os Feixes/raios de energia EM que se propagam a partir do radar sobem acima da superfcie da terra devido ao efeito de curvatura.
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  • Assumindo a terra como plana Distncia sobre superfcie da terra Altura acima da Terra
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  • Geometria da propagao de um raio R o raio da Terra. h 0 a altura do radar acima da da superfcie da terra. 0 o ngulo de elevao do feixe. h o ngulo relativo a uma tangente local em um ponto qualquer disposto ao longo do feixe (a uma altura h acima da superfcie terrestre que est a um distncia S sobre o grande crculo que separa o ponto e o radar) Slant path ou caminho inclinado ou propagao
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  • Atmosfera esfericamente estratificada: Equao de propagao de um raio Hartee, Michel e Nicolson (1946) descreveram a propagao do raio em um meio esfericamente estratificado. Sendo que neste desenvolvimento a variao do ndice de refrao com a altura (dn/dh) bem pequeno, logo a teoria do raio poderia ser aplicada.
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  • Equao de propagao de um raio na atmosfera da Terra Para simplificar esta equao fazemos as seguintes aproximaes 1. Raio da Terra >> h 2. Angulo pequeno
  • Os intervalos de dN/dZ: Sub:dN/dZ > 0 Padro: - 40 km -1 < dN/dZ
  • Sub-Refrao (menos comum) dN/dZ > 0 km -1 O feixe se curva mais para cima do que na atmosfera padro Situaes: 1. Sondagem com inverso do tipo V (tpico de deserto/vale de montanhas, tempestades de micro-exploses, final da tarde e comeo da noite Resultado: 1. Sub-estima a altura do topo da chuva (o feixe intercepta o topo em ngulos de elevao menores que em condies normais) mais susceptvel de ocorrer em baixas elevaes (

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