Для атмосферного преломления видимого света Википедия дает порядок 1 угловой минуты на высоте 45 ° над горизонтом и 5,3 угловых минуты на высоте 10 °. Это вызвано диэлектрической поляризуемостью всех связанных электронов во всех атомах атмосферы.
На гораздо более низких ВЧ-частотах радио вносят свой вклад свободные электроны и ионы, и некоторые формы радиосвязи основаны на преломлении при больших углах падения для отклонения наземных сигналов обратно на Землю на удаленной наземной станции.
Поэтому я ожидаю, что на более низких частотах, используемых в радиоастрономии, поправки к наблюдаемому местоположению радиоисточников из-за ионосферной рефракции могут быть намного больше, чем на видимых длинах волн, но я не уверен.
Насколько большим может быть этот эффект? На какой частоте? Бывают ли когда-нибудь поправки величиной в 1 градус?
Я начал думать об этом после того, как спросил , сколько станций можно услышать с AM / FM-радио перед окном купола МКС? который включает в себя изображение ниже.
ниже: из упражнения Radio Jove Project « Влияние верхних слоев атмосферы Земли на радиосигналы» .
Отклонения рефракции в положении очень похожи как для радио-, так и для оптической астрономии, пока вы не рассмотрите очень низкочастотные радиоволны ( МГц), когда эффект быстро увеличивается.
Для плоскопараллельного преломления приближение для отклонения, о котором вы говорите, равно
Согласно этому источнику из радиотелескопа Грин-Бэнк, они используют что-то вроде этого с добавленной моделью того, как меняется с высотой в масштабе атмосферного давления. Самое большое значение котируется 1,00031 на уровне земли. Это в основном то же самое, что и показатель преломления воздуха в видимом диапазоне длин волн, и составляет около 60 угловых секунд на высоте 45 градусов.
Так что, к моему удивлению, влияние рефракции на наведение радиотелескопа такое же, как и для оптических телескопов. Просто оказывается, что действительная часть показателя преломления (которая определяет фазовую скорость света и, следовательно, преломление) так же близка к 1 для радиоволн, как и для видимого света.
Вот еще один источник , который дает некоторые алгоритмы для расчета эффективного (малого) реального показателя преломления для радиоволн с аналогичными результатами.
Этот источник утверждает, что расчеты действительны для миллиметровых волн и выше. Конечно, они не могут быть действительными, поскольку приближается к границе ионосферы около 40 МГц (длины волн в метрах), где показатель преломления будет резко отклоняться от единицы, а отклонения должны стать соразмерно большими.
Мне удалось найти кое-что о позиционной рефракции на этих низких частотах. Радиорешетка LOFAR , по-видимому, может работать на частотах до 10 МГц, но практический предел может быть немного выше. В любом случае, им нужно учитывать рефракцию в ионосфере, и я нашел эту презентацию , которая содержит раздел о рефракции и, в частности, рисунок ниже.
Таким образом, для низкочастотной радиоастрономии (<200 МГц) рефракция, безусловно, является большим эффектом, чем в оптической. Например, при высоте 45 градусов позиции преломления смещаются примерно на 0,1 и 0,4 градуса на частотах 50 МГц и 30 МГц соответственно.
Я нашел интересную информацию в этой опошляющей статье Яна Пула.
Во-первых, плотность электронов в ионосфере меняется между днем и ночью, поэтому результирующий изгиб будет другим:
Этот очень интересный сайт объясняет , в частности, что существует
частота отсечки ионосферы, за которой она теряет способность отражать короткие волны. В зависимости от широты, времени года и солнечной активности в течение дня эта частота составляет около 3-10 МГц и снижается примерно до 2-6 МГц ночью.
В статье есть иллюстрация перехода от углового отклонения к полному отражению в зависимости от угла (щелкните, чтобы открыть полный размер):
заголовок: Космическая волна, земная волна и ионосферные волны. Выше критического угла волны выходят в свободное пространство, а волны, излучаемые под малым углом падения, могут достигать очень далеких стран. Это действительно между ок. 1-500 МГц.
Но лучший сайт, который я нашел по этому вопросу , это тот. В нем говорится, что
Ионосферное отражение (не поглощение) не позволяет фотонам с длиной волны > 30 м (f < 10 МГц) достигать земли [...]
Полное внутреннее отражение в ионосфере на более длинных волнах делает Землю похожей на серебристый шар из космоса, на стеклянный циферблат подводных наручных часов, если смотреть под углом.
Далее говорится, что атмосфера не является совершенно прозрачной на любой радиочастоте. И кроме того, это добавляет шума. Это объясняет, почему лучшие места для радионаблюдений на более высоких частотах исключительно высокие и сухие.
Карл Виттофт
n
(показателя преломления) для радиоволн, ваша проблема будет решена. Ваши диаграммы показывают чисто отражающие эффекты.ооо
n+jk
.Карл Виттофт
n = nx + i*ny
ПрофРоб
ооо
ооо
ооо