대기 회절

Atmospheric diffraction
대기 굴절과 혼동하지 마십시오.
물방울로 인한 회절 고리가 있는 일출 애니메이션(15초/프레임)으로 태양이 수평선에 가까이 있을 때만 볼 수 있다.

대기 회절은 다음과 같은 주요 방법으로 나타난다.

  • 광학 대기 회절
  • 전파 회절은 지구 전리층으로부터 전파 주파수 또는 낮은 주파수가 산란되어 더 먼 거리 무선 방송을 달성하는 능력을 초래하는 것이다.
  • 음파 회절은 소리가 기하학적 물체의 가장자리를 따라 이동하면서 음파가 구부러지는 것이다. 이것은 고체 물체에 의해 원천이 차단되어도 들을 수 있는 효과를 만들어 낸다. 음파는 단단한 물체를 중심으로 눈에 띄게 구부러진다.

그러나 물체가 음향파장보다 큰 지름을 가지고 있다면 소리가 들리지 않는 물체 뒤에 '소리 그림자'가 드리워진다. (주: 어떤 소리는 물질에 따라 물체를 통해 전파될 수 있다.)

광학 대기 회절

참고 항목: 대기 광학
태양 회절 링

빛이 거의 균일한 크기의 물이나 에어로졸 물방울 또는 얼음 결정체로 이루어진 얇은 구름을 통해 이동할 때 빛이 입자의 가장자리에 의해 분산되면서 빛의 회절이나 굽힘 현상이 발생한다. 빛의 이 휨 정도는 빛의 주파수(색상)와 입자의 크기에 따라 달라진다. 그 결과 태양, 달, 행성, 또는 다른 천문학적 물체에서 나오는 것처럼 보이는 고리의 패턴이 나타난다. 이 패턴에서 가장 뚜렷한 부분은 중앙의 거의 흰색 원반이다. 이것은 대기 중의 에어리 디스크와 유사하지만 실제로는 에어리 디스크가 아니다. 주로 굴절에 의해 생기는 무지개, 할로와는 구별된다.

달 회절 링

왼쪽 사진은 에어로졸 베일에 가려 떠오르는 태양 주위의 회절 고리를 보여준다. 이 효과는 태양이 지구 표면에서 더 이상 패턴이 보이지 않을 때까지 충분히 높이 떠오르자 극적으로 사라졌다. 이러한 현상을 태양 코로나와 혼동하지 않기 위해 코로나 효과라고 부르기도 한다.

오른쪽에는 과다하게 노출된 보름달을 보여주는 1/10초 노출이 있다. 달은 밝은 원반으로 빛나는 붉은 고리로 둘러싸인 밝은 원반으로 빛나는 얇은 증기 구름은 밝은 원반으로 빛난다. 더 오래 노출되면 바깥쪽 레드 링을 넘어 더 희미한 색상을 보일 것이다.

대류권 중간층에 주로 갇힌 미세 먼지층을 통해 빛이 이동할 때 대기 회절이나 빛의 휨 현상이 또 다른 형태로 발생한다. 이 효과는 먼지 물질이 불투명하고 빛이 통과할 수 있기 때문에 물 기반 대기 회절과는 다르다. 이것은 빛을 먼지 입자의 색으로 염색하는 효과가 있다. 이 색조는 지리적 위치에 따라 적색에서 황색까지 다양하다. 또 다른 주요한 차이점은 먼지 기반 회절은 뚜렷한 후광을 만드는 대신 돋보기의 역할을 한다는 것이다. 이것은 불투명한 물질이 물의 렌즈 특성을 공유하지 않기 때문에 발생한다. 그 효과는 먼지가 이미지를 왜곡할 때 더 분명하지 않게 하면서 물체를 눈에 띄게 크게 만드는 것이다. 이 효과는 대기 중의 먼지의 양과 종류에 따라 크게 달라진다.

전리층에서의 전파 전파 전파

참고 항목: 전리권 전파

전리층은 지구 대기의 대부분보다 높은 부분 이온화된 기체 층이다. 이 기체들은 태양에서 발생하는 우주 광선에 의해 이온화된다. 지구 위 약 80km 상공에서 시작되는 이 구역으로 전파가 이동할 때 위에서 설명한 가시광선 현상과 유사한 방식으로 회절을 경험한다.[1] 이 경우 전자기 에너지의 일부는 아주 먼 지점(방송원으로부터 수백 킬로미터 떨어진 순서에 따라)에서 지구 표면으로 되돌아갈 수 있을 정도로 큰 호로 구부러진다. 더욱 놀라운 것은 이 전파 에너지의 일부가 지구 표면에서 튕겨 나와 두 번째로 전리층에 도달한다는 것이다. 처음보다 훨씬 더 먼 거리에서 말이다. 결과적으로, 고출력 송신기는 전리층으로부터 떨어져 있는 여러 개의 "스킵"을 사용함으로써 1000 킬로미터 이상의 거리를 효과적으로 방송할 수 있다. 그리고, 대기 조건이 좋은 시기에 좋은 "스킵"이 일어나면, 저전력 송신기 조차도 세계 반 바퀴를 도는 소리를 들을 수 있다. 이것은 법으로 제한되는 "노비" 라디오 아마추어 "햄"에게 종종 발생한다. 콘티키 원정은 태평양 한가운데서 6와트 송신기와 정기적으로 교신했다. 자세한 내용은 위키피디아에서 "Kon-Tiki 원정대" 항목의 "커뮤니케이션" 부분을 참조하십시오.

이 전파 전파 전파의 이국적인 변형은 이론적으로 지구상의 선원에서 고출력 구형 음향파가 전리층에 생성될 경우 전리권 반동이 크게 과장될 수 있다는 것을 보여주기 위해 연구되었다.[2]

지구 표면 주변의 음향적 회절

음파가 지구 표면 가까이 이동하는 경우, 벽이나 건물과 같은 기하학적 가장자리를 지나갈 때 파도는 확산되거나 구부러진다. 이러한 현상은 "모퉁이에서" 들을 수 있다는 매우 중요한 실제적인 효과로 이어진다. 상당한 양의 음 에너지를 수반하는 주파수 때문에(10%의 순서에 따라) 실제로 여기에 도달하는 것은 음의 "그림자 영역"이 될 것이다. 가시광선은 비슷한 효과를 나타내지만 파장이 훨씬 짧기 때문에 1분 정도의 빛 에너지가 코너를 돈다.

소음 장벽 설계를 다루는 음향학의 유용한 분과는 이 음향 회절 현상을 정량적으로 상세하게 조사하여 고속도로에 인접한 소음벽 또는 버림의 최적 높이와 위치를 계산한다.

이러한 현상은 항공기 소음의 소리 수준을 계산하는 데도 내재되어 있어 지형적 특징의 정확한 결정을 이해할 수 있다. 그런 식으로 소리 수준의 등고선 지도를 만들 수 있는데, 이 지도는 가변 지형에 대한 결과를 충실하게 묘사한다.

참고 문헌 목록

  1. ^ 레오니드 M. Brekhovskikh, Waves in Layered Media Academic Press, 1960년 뉴욕 레이어드 미디어 아카데믹 프레스)
  2. ^ 1967년 5월 22일 캘리포니아 팔로 알토, ESL Inc. VHF 전파의 전리권 확산, 마이클 호건, IR-26

참고 항목

외부 링크