difracción atmosférica

La difracción atmosférica se manifiesta principalmente de las siguientes maneras:

• difracción atmosférica óptica
• La difracción de ondas de radio es la dispersión de frecuencias de radio o frecuencias más bajas en la ionosfera terrestre, lo que permite lograr transmisiones de radio a mayor distancia .
• La difracción de las ondas sonoras es la desviación que experimentan al rodear objetos geométricos. Esto produce el efecto de poder oír incluso cuando la fuente sonora está bloqueada por un objeto sólido. Las ondas sonoras se curvan notablemente alrededor del objeto sólido.

Sin embargo, si el objeto tiene un diámetro mayor que la longitud de onda acústica , se proyecta una "sombra sonora" detrás del objeto, donde el sonido resulta inaudible. (Nota: dependiendo del material del objeto, es posible que parte del sonido se propague a través de él).

Cuando la luz viaja a través de nubes delgadas formadas por gotas de agua o aerosoles de tamaño casi uniforme, o cristales de hielo , se produce la difracción o desviación de la luz al ser refractada por los bordes de las partículas. Este grado de desviación depende de la longitud de onda (color) de la luz y del tamaño de las partículas. El resultado es un patrón de anillos que parecen emanar del Sol , la Luna , un planeta u otro objeto astronómico . La parte más distintiva de este patrón es un disco central, casi blanco. Este se asemeja a un disco de Airy atmosférico , pero en realidad no lo es. Es diferente de los arcoíris y los halos , que se deben principalmente a la refracción .

La fotografía de la izquierda muestra un anillo de difracción alrededor del Sol naciente, causado por un velo de aerosoles. Este efecto desapareció drásticamente cuando el Sol alcanzó una altura suficiente, hasta que el patrón dejó de ser visible en la superficie terrestre. Este fenómeno se conoce a veces como efecto corona , que no debe confundirse con la corona solar .

A la derecha se muestra una exposición de 1/10 de segundo que revela una luna llena sobreexpuesta . La luna se ve a través de finas nubes de vapor, que brillan con un disco luminoso rodeado por un anillo rojo iluminado. Una exposición más larga mostraría colores más tenues más allá del anillo rojo exterior.

Otra forma de difracción atmosférica o desviación de la luz ocurre cuando la luz atraviesa finas capas de polvo particulado , atrapadas principalmente en las capas medias de la troposfera . Este efecto difiere de la difracción atmosférica causada por el agua, ya que el polvo es opaco, mientras que el agua permite el paso de la luz. Esto tiñe la luz del color de las partículas de polvo, un tinte que puede variar del rojo al amarillo según la ubicación geográfica. La otra diferencia principal es que la difracción causada por el polvo actúa como un magnificador en lugar de crear un halo distintivo . Esto se debe a que la materia opaca no posee las propiedades de lente del agua. El efecto es que un objeto se ve visiblemente más grande, aunque menos nítido, ya que el polvo distorsiona la imagen. Este efecto varía considerablemente según la cantidad y el tipo de polvo en la atmósfera.

La ionosfera es una capa de gases parcialmente ionizados situada muy por encima de la mayor parte de la atmósfera terrestre ; estos gases se ionizan por los rayos cósmicos que se originan en el sol. Cuando las ondas de radio viajan a través de esta zona, que comienza a unos 80 kilómetros sobre la Tierra, experimentan difracción de forma similar al fenómeno de la luz visible descrito anteriormente. ^{[ 1 ]} En este caso, parte de la energía electromagnética se curva en un gran arco, de modo que puede regresar a la superficie terrestre en un punto muy distante (del orden de cientos de kilómetros de la fuente de transmisión ). Más notable aún, parte de esta energía de onda de radio rebota en la superficie terrestre y llega a la ionosfera por segunda vez, a una distancia aún mayor que la primera vez. En consecuencia, un transmisor de alta potencia puede transmitir eficazmente a más de 1000 kilómetros utilizando múltiples "rebotes" en la ionosfera. Y, en momentos de condiciones atmosféricas favorables, se produce un buen "rebote", entonces incluso un transmisor de baja potencia puede escucharse al otro lado del mundo. Esto suele ocurrir con los radioaficionados "novatos" que están limitados por ley a transmisores de no más de 65 vatios. La expedición Kon-Tiki se comunicaba regularmente con un transmisor de 6 vatios desde el medio del Pacífico. Para más detalles, consulte la parte de "comunicaciones" de la entrada " Expedición Kon-Tiki " en Wikipedia.

Se ha examinado una variante exótica de esta propagación de ondas de radio para demostrar que, teóricamente, el rebote ionosférico podría exagerarse enormemente si se creara una onda acústica esférica de alta potencia en la ionosfera desde una fuente en la Tierra. ^{[ 2 ]}

En el caso de las ondas sonoras que viajan cerca de la superficie terrestre, estas se difractan o se desvían al pasar por un borde geométrico, como una pared o un edificio. Este fenómeno produce un efecto práctico muy importante: podemos oír "alrededor de las esquinas". Debido a las frecuencias involucradas, una cantidad considerable de energía sonora (del orden del diez por ciento) se introduce en esta zona que, de otro modo, sería "zona de sombra" sonora. La luz visible presenta un efecto similar, pero, debido a su longitud de onda mucho más corta , solo una mínima cantidad de energía luminosa se introduce al rodear una esquina.

Una rama útil de la acústica, que se ocupa del diseño de barreras acústicas, examina este fenómeno de difracción acústica con detalle cuantitativo para calcular la altura y la ubicación óptimas de una barrera acústica o terraplén adyacente a una carretera.

Este fenómeno también es inherente al cálculo de los niveles de sonido provenientes del ruido de las aeronaves , lo que permite comprender con precisión las características topográficas. De esta manera, se pueden generar isolíneas de nivel sonoro , o mapas de curvas de nivel, que representan fielmente los resultados en terrenos variables.

• Refracción atmosférica
• Barrera acústica

• Explicación y galería de imágenes - Óptica atmosférica por Les Cowley