حيود الغلاف الجوي

يتجلى حيود الغلاف الجوي بالطرق الرئيسية التالية:

• حيود الغلاف الجوي البصري
• حيود الموجات الراديوية هو تشتت الترددات الراديوية أو الترددات المنخفضة من الغلاف الأيوني للأرض، مما يؤدي إلى القدرة على تحقيق بث إذاعي لمسافات أكبر .
• حيود الموجات الصوتية هو انحناء الموجات الصوتية أثناء انتقالها حول حواف الأجسام الهندسية. وهذا ما يُتيح لنا سماع الصوت حتى عندما يكون مصدره محجوبًا بجسم صلب، حيث تنحني الموجات الصوتية بشكل ملحوظ حول هذا الجسم.

مع ذلك، إذا كان قطر الجسم أكبر من الطول الموجي الصوتي ، فسيتشكل "ظل صوتي" خلف الجسم حيث يكون الصوت غير مسموع. (ملاحظة: قد ينتشر بعض الصوت عبر الجسم اعتمادًا على مادته).

عندما ينتقل الضوء عبر سحب رقيقة تتكون من قطرات ماء أو رذاذ أو بلورات جليدية متجانسة الحجم تقريبًا ، يحدث حيود أو انحناء للضوء نتيجة انحرافه عند حواف الجزيئات. وتعتمد درجة انحناء الضوء على طول موجته (لونه) وحجم الجزيئات. والنتيجة هي نمط من الحلقات، تبدو وكأنها تنبعث من الشمس أو القمر أو كوكب أو جرم سماوي آخر . الجزء الأكثر وضوحًا في هذا النمط هو قرص مركزي أبيض تقريبًا. يشبه هذا القرص قرص آيري الجوي ، ولكنه ليس قرص آيري في الواقع. وهو يختلف عن قوس قزح والهالات ، التي تنتج أساسًا عن الانكسار .

تُظهر الصورة على اليسار حلقة حيود حول الشمس عند شروقها، ناتجة عن غطاء من الهباء الجوي. اختفى هذا التأثير بشكلٍ ملحوظ عندما ارتفعت الشمس إلى ارتفاعٍ كافٍ حتى اختفى النمط عن سطح الأرض. تُعرف هذه الظاهرة أحيانًا باسم تأثير الهالة الشمسية ، ويجب عدم الخلط بينها وبين الهالة الشمسية .

على اليمين صورة بتعريض ضوئي مدته 1/10 من الثانية تُظهر قمرًا بدرًا مُفرط الإضاءة . يُرى القمر من خلال غيوم رقيقة متوهجة، تُشكل قرصًا ساطعًا مُحاطًا بحلقة حمراء مُضيئة. لو كان التعريض الضوئي أطول، لظهرت ألوان باهتة أكثر خلف الحلقة الحمراء الخارجية.

يحدث شكل آخر من أشكال حيود الضوء في الغلاف الجوي ، أو انحناء الضوء، عندما يمر الضوء عبر طبقات دقيقة من الغبار الجزيئي المحصور بشكل أساسي في الطبقات الوسطى من التروبوسفير . يختلف هذا التأثير عن حيود الضوء في الغلاف الجوي الناتج عن الماء، لأن مادة الغبار معتمة بينما يسمح الماء بمرور الضوء من خلالها. يؤدي هذا إلى تلوين الضوء بلون جزيئات الغبار، ويتراوح هذا التلوين بين الأحمر والأصفر تبعًا للموقع الجغرافي. يتمثل الاختلاف الرئيسي الآخر في أن حيود الغبار يعمل كمكبر بدلاً من تكوين هالة واضحة . يحدث هذا لأن المادة المعتمة لا تمتلك خصائص العدسة التي يمتلكها الماء. يتمثل التأثير في جعل الجسم يبدو أكبر حجمًا مع كونه أقل وضوحًا، حيث يشوه الغبار الصورة. يختلف هذا التأثير بشكل كبير بناءً على كمية ونوع الغبار في الغلاف الجوي.

الأيونوسفير طبقة من الغازات المتأينة جزئيًا تقع على ارتفاع شاهق فوق معظم الغلاف الجوي للأرض ؛ وتتأين هذه الغازات بفعل الأشعة الكونية المنبعثة من الشمس. عندما تنتقل الموجات الراديوية إلى هذه المنطقة، التي تبدأ على ارتفاع حوالي 80 كيلومترًا فوق سطح الأرض، فإنها تتعرض للانعراج بطريقة مشابهة لظاهرة الضوء المرئي المذكورة سابقًا. ^{[ 1 ]} في هذه الحالة، ينحني جزء من الطاقة الكهرومغناطيسية في قوس واسع، بحيث يمكنه العودة إلى سطح الأرض عند نقطة بعيدة جدًا (على بُعد مئات الكيلومترات من مصدر البث ). والأكثر إثارة للدهشة أن جزءًا من طاقة الموجات الراديوية هذه يرتد عن سطح الأرض ويصل إلى طبقة الأيونوسفير مرة ثانية، على مسافة أبعد من المرة الأولى. ونتيجة لذلك، يمكن لجهاز إرسال عالي الطاقة أن يبث بفعالية لمسافة تزيد عن 1000 كيلومتر باستخدام ارتدادات متعددة من طبقة الأيونوسفير. وفي أوقات الظروف الجوية المواتية، عندما يحدث ارتداد جيد، يمكن سماع حتى جهاز إرسال منخفض الطاقة في منتصف العالم. يحدث هذا غالبًا لهواة الراديو المبتدئين الذين يحد القانون من استخدامهم لأجهزة إرسال لا تزيد قدرتها عن 65 واط. تواصلت بعثة كون-تيكي بانتظام باستخدام جهاز إرسال بقدرة 6 واط من وسط المحيط الهادئ. لمزيد من التفاصيل، راجع قسم "الاتصالات" في مقالة " بعثة كون-تيكي " على ويكيبيديا.

تم فحص شكل غريب من أشكال انتشار الموجات الراديوية لإظهار أنه من الناحية النظرية، يمكن تضخيم ارتداد الأيونوسفير بشكل كبير إذا تم إنشاء موجة صوتية كروية عالية الطاقة في الأيونوسفير من مصدر على الأرض. ^{[ 2 ]}

في حالة الموجات الصوتية التي تنتقل بالقرب من سطح الأرض، تنحرف هذه الموجات أو تنحني عند مرورها بجوار حافة هندسية، كالجدار أو المبنى. وتؤدي هذه الظاهرة إلى تأثير عملي بالغ الأهمية: وهو قدرتنا على سماع الأصوات "حول الزوايا". وبسبب الترددات المستخدمة، فإن نسبة كبيرة من طاقة الصوت (حوالي عشرة بالمئة) تنتقل فعلياً إلى ما يُفترض أن يكون "منطقة ظل" الصوت. ويُظهر الضوء المرئي تأثيراً مشابهاً، ولكن نظراً لطول موجته الأقصر بكثير ، فإن كمية ضئيلة فقط من طاقة الضوء تنتقل حول الزاوية.

يتناول فرع مفيد من علم الصوتيات، والذي يتعامل مع تصميم حواجز الضوضاء، ظاهرة حيود الصوت هذه بتفصيل كمي لحساب الارتفاع الأمثل وموضع جدار عازل للصوت أو حاجز ترابي بجوار طريق سريع.

تُعدّ هذه الظاهرة متأصلة أيضاً في حساب مستويات الصوت الناتجة عن ضوضاء الطائرات ، ما يُتيح فهماً دقيقاً للتضاريس. وبهذه الطريقة، يُمكن إنتاج خطوط تساوي مستوى الصوت ، أو خرائط الكنتور، التي تُصوّر بدقة النتائج على تضاريس مُتغيرة.

• الانكسار الجوي
• حاجز الضوضاء

• شرح ومعرض صور - البصريات الجوية بقلم ليس كولي