Искривление электромагнитного излучения на Земле

В большинстве статей говорится, что радиоволна может распространяться за горизонт, потому что она отражается ионосферой (и самой Землей).

Но разве радиоволны также изгибаются в соответствии с кривизной Земли из-за гравитации, таким образом, передаются за горизонт без необходимости в эффекте отскока?

Да, они есть, но эффект крайне мал и не поддается измерению с помощью обычного радио. Одним из лучших доказательств справедливости общей теории относительности являются эксперименты с временной задержкой в ​​Солнечной системе. Эти эксперименты не могут измерить кривизну пространства-времени напрямую, но они могут измерить задержки радиосигналов, которые передаются через Солнечную систему (обычно это эксперимент с радаром Венеры или временная задержка от планетарного зонда). Вокруг Земли система GPS также может обнаруживать эти производные от плоской метрики.
Таким образом, радиоволны немного искривляются. Но достаточно ли этого, чтобы следить за кривизной Земли? Если не учитывать затухание, может ли один и тот же сигнал продолжать движение по постоянной «орбите» вокруг планеты? :-)
Изгиб точно есть, но очень маленький. Теперь, если вы хотите наблюдать большое искривление, вам нужно посмотреть на распространение радиоволн или света (!) вокруг черной дыры. Голливуд только что выпустил красивый спецэффект в «Интерстеллар», который показывает, как выглядит этот изгиб. То же самое делает сильная гравитация и с радиоволнами, и астрономы ищут такие сигналы по всей Вселенной с помощью радиотелескопов и оптических наблюдений. Ищите «слабое линзирование» и «сильное линзирование», которые являются терминами, описывающими искривление сигналов вокруг тяжелого объекта.
Имеется значительный изгиб из-за дифракции. См. этот учебник mike-willis.com/Tutorial/PF7.htm или посмотрите эффект лезвия ножа.

Ответы (1)

Вычисление пути, который проходит световой луч в гравитационном поле, — сложное дело, но для частного случая светового луча, исходящего из бесконечности и уходящего в бесконечность, есть удобная приближенная формула для угла: θ , луч света отклоняется:

Отклонение

θ ≈ 4 г М р 0 с 2

Где М - масса отклоняющего объекта и р 0 это расстояние наибольшего сближения. Если мы подпитаем массу Земли и установим р 0 до наименьшего значения, которое он может иметь (радиус Земли), мы получаем отклонение θ ≈ 2,8 × 10 − 9 радианы, или около 0,0000002 градусов.

Таким образом, гравитационное отклонение любой электромагнитной волны Землей совершенно незначительно.

Я также только что заметил это: [Всегда ли электромагнитные волны движутся по прямым линиям?] ( physics.stackexchange.com/questions/93243/… ), где они упоминают «циркулирующие лучи», которые описывают явление изгиба лучей вдоль кривизны земли. Есть предположения?
@ChaimKut: искривление световых лучей, упомянутое в вопросе, на который вы ссылаетесь, связано с градиентом показателя преломления. Это та же самая физика, которая заставляет видимый свет преломляться линзой или призмой.
Искривление электромагнитного излучения на Земле
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v