કેટલી ઉંચાઈ પર રીફ્રેક્શન ન્યૂનતમ છે? વાતાવરણમાં વાતાવરણીય રીફ્રેક્શન અને ઓપ્ટિકલ ઘટના

પૃષ્ઠ 1

વાતાવરણીય રીફ્રેક્શન પવન અને હવાના સ્તરોની હાજરી પર આધાર રાખે છે વિવિધ ઘનતા. આ અસરમાં મહત્તમ યોગદાન સામાન્ય રીતે સપાટીના પવન દ્વારા કરવામાં આવે છે. તેથી, 5 m/s કરતાં વધુની પવનની ઝડપે અવાજના સ્તરનું ક્ષેત્ર માપન કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે. હોકાયંત્રની ગુલાબની અસરને ધ્યાનમાં લેવી પણ જરૂરી છે. હવાના તાપમાન દ્વારા રીફ્રેક્શનને પણ અસર થાય છે. દિવસના સમયે, પૃથ્વીની સપાટી પર હવાના ઊંચા તાપમાને અને ઉપર સ્થિત ઠંડા સ્તરમાં, ધ્વનિ તરંગગરમ સ્તરમાં ફેલાય છે, ઉપરની તરફ પ્રતિબિંબિત થાય છે, જે અવાજનું સ્તર ઘટાડે છે. રાત્રે, વિપરીત ઘટના થાય છે, પરિણામે અવાજ વધે છે. સામાન્ય રીતે આ અસર રસ્તાથી 70 મીટર સુધીના અંતરે જોવા મળે છે.

વાતાવરણીય પ્રત્યાવર્તનને કારણે, સૂર્ય અને ચંદ્ર, જ્યારે ક્ષિતિજની નજીક હોય છે (સૂર્યોદય અથવા સૂર્યાસ્ત દરમિયાન), ઊભી દિશામાં સપાટ દેખાય છે. રીફ્રેક્શનને લીધે, દરેક લ્યુમિનરી સાચા બહાર નીકળતા પહેલા જ ક્ષિતિજની ઉપર દેખાય છે અને સાચા સૂર્યાસ્ત પછી થોડા સમય માટે દૃશ્યમાન રહે છે.

વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનની ઘટના તેને હાથ ધરવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે વૈજ્ઞાનિક સંશોધનઅને નંબરની અરજી ઓપ્ટિકલ પદ્ધતિઓતકનીકી સમસ્યાઓનું નિરાકરણ.

વાતાવરણીય રીફ્રેક્શન ઉપરાંત, પરબિડીયું પૃથ્વીની સપાટીરેડિયો તરંગોના વિવર્તનને કારણે થાય છે. જો કે, શેડો ઝોનમાં (ક્ષિતિજની બહાર), રેડિયો તરંગોની તીવ્રતા અન્ડરલાઇંગ સપાટીના નુકસાનને કારણે ઝડપથી ઘટી જાય છે, જે રેડિયો સિગ્નલની વધતી આવર્તન સાથે ઝડપથી વધે છે. તેથી, લાંબા-શ્રેણીના RNS માં, લાંબા-તરંગ અને અતિ-લાંબી-તરંગ શ્રેણીના તરંગોનો ઉપયોગ થાય છે.

રેડિયો તરંગોના પ્રસારણ પર વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનના પ્રભાવ માટે કરેક્શન આપવા માટે, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં સરેરાશ સુધારાના મોડલની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે.

આ ઘટનાને વાતાવરણીય રીફ્રેક્શન કહેવામાં આવે છે, અને કોણીય વિસ્થાપન Af ને રીફ્રેક્શન એન્ગલ કહેવામાં આવે છે. પરાવર્તન કોણ Lsr ઝીનિથ પર સ્થિત તારાઓ માટે 0 છે, અને ક્ષિતિજની નજીક સ્થિત તારાઓ માટે મહત્તમ (Af 35) છે.

નોંધ કરો કે વાતાવરણીય પ્રત્યાવર્તનને લીધે, સ્થિર ઉપગ્રહની દિશા નિર્ધારિત કરતો ઝોક કોણ p મૂલ્યથી અલગ હશે, જે અભિવ્યક્તિ (2.6) અથવા ફિગમાંથી નક્કી થાય છે. 2.1, Ar ના મૂલ્ય દ્વારા. બાદમાં વાતાવરણીય રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ n અને ઊંચાઈ સાથે તેના ફેરફાર પર આધાર રાખે છે.

વિચારણા હેઠળના તરંગોના પ્રસાર પર વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનનો નોંધપાત્ર પ્રભાવ છે. તેની અસર રેડિયો તરંગોના માર્ગની વક્રતામાં ઘટાડો થાય છે, બાજુમાં બહિર્મુખતા સાથે વળાંકવાળા પાત્રને પ્રાપ્ત કરે છે, વિરુદ્ધ સપાટીજમીન હવામાં પાણીની વરાળનું પ્રમાણ જેટલું વધારે હોય તેટલું વક્રીભવન વધુ સ્પષ્ટ થાય છે. IN છેલ્લા વર્ષોઅલ્ટ્રા-લોન્ગ-રેન્જ સ્પ્રેડના કેસો સ્થાપિત થયા છે અલ્ટ્રાશોર્ટ તરંગો- દૃષ્ટિની અંતરની રેખા કરતા અનેક ગણા વધુ અંતરે.

IN પાર્થિવ પરિસ્થિતિઓતે વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનના ગુણાંક પર અને ખાસ કરીને સપાટીની વાહકતા પર આધાર રાખે છે જેની સાથે તરંગો પ્રસરે છે.

જો આપણે કહેવાતા વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનને ધ્યાનમાં લઈએ, તો પરિણામ વધુ અણધારી હશે. રીફ્રેક્શન હવામાં કિરણોના માર્ગને વળાંક આપે છે અને ત્યાંથી આપણને સૂર્યોદય ક્ષિતિજની ઉપર ભૌમિતિક દેખાવ પહેલાં જોવાની મંજૂરી આપે છે. પરંતુ પ્રકાશના ત્વરિત પ્રસાર સાથે, વક્રીભવન થઈ શકતું નથી, કારણ કે વિવિધ માધ્યમોમાં પ્રકાશની ગતિમાં તફાવતને કારણે વક્રીભવન થાય છે.

વાતાવરણમાં રેડિયો તરંગો અથવા ઓપ્ટિકલ કિરણોનું વક્રીભવન, જેને વાતાવરણીય રીફ્રેક્શન કહેવાય છે, તેમના પ્રસારના માર્ગમાં વળાંક તરફ દોરી જાય છે.

તે ધ્યાનમાં લેતું નથી કે જ્યારે તારો ક્ષિતિજની નીચે હોય ત્યારે પણ સૂર્યની દેખીતી સ્થિતિ વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનથી પ્રભાવિત થાય છે. આનું સીધું મૂલ્યાંકન કરી શકાતું નથી, કારણ કે સૂર્ય અદ્રશ્ય છે, પરંતુ આડકતરી રીતે કરી શકાય છે - પરોઢના તેજ દ્વારા, વક્રીભવનની ગેરહાજરી માટે ગણવામાં આવે છે અને બાદમાંની હાજરીમાં માપવામાં આવે છે.

રીફ્રેક્શન ખગોળશાસ્ત્રીય

રીફ્રેક્શન ખગોળશાસ્ત્રીય (વાતાવરણીય રીફ્રેક્શન) - અવકાશી પદાર્થોમાંથી પ્રકાશ કિરણોના વાતાવરણમાં વક્રીભવન. ગ્રહોના વાતાવરણની ઘનતા હંમેશા ઊંચાઈ સાથે ઘટતી હોવાથી, પ્રકાશનું વક્રીભવન એવી રીતે થાય છે કે તેની વક્ર બીમની બહિર્મુખતા હંમેશા ઝેનિથ તરફ નિર્દેશિત થાય છે. આ સંદર્ભમાં, રીફ્રેક્શન હંમેશા અવકાશી પદાર્થોની છબીઓને તેમની સાચી સ્થિતિથી ઉપર "ઉછેર કરે છે". રીફ્રેક્શનનું બીજું દૃશ્યમાન પરિણામ (વધુ સ્પષ્ટ રીતે, વિવિધ ઊંચાઈએ તેના મૂલ્યોમાં તફાવત) એ ક્ષિતિજ પર સૂર્ય અથવા ચંદ્રની દૃશ્યમાન ડિસ્કનું સપાટ થવું છે.

ક્ષિતિજની નીચે સૂર્યની વાસ્તવિક સ્થિતિ (પીળી ડિસ્ક) અને સૂર્યોદય/સૂર્યાસ્ત દરમિયાન તેની સ્પષ્ટ સ્થિતિ (નારંગી).

રીફ્રેક્શન મૂલ્યો

વક્રીભવનની તીવ્રતા ક્ષિતિજની ઉપર અવલોકન કરેલ પદાર્થની ઊંચાઈ પર ભારપૂર્વક આધાર રાખે છે અને ક્ષિતિજ પર 0 થી 35 મિનિટના ચાપ સુધી બદલાય છે. વધુમાં, વાતાવરણીય દબાણ અને તાપમાન પર અવલંબન છે: 0.01 એટીએમ દ્વારા દબાણમાં વધારો અથવા 3 ડિગ્રી સેલ્સિયસ દ્વારા તાપમાનમાં ઘટાડો થવાને કારણે 1% વક્રીભવન મૂલ્યમાં વધારો થઈ શકે છે. પ્રકાશની તરંગલંબાઇ (વાતાવરણીય વિક્ષેપ) પર રીફ્રેક્શનની તીવ્રતાની અવલંબન પણ છે: ટૂંકા-તરંગ (વાદળી) પ્રકાશ લાંબા-તરંગ (લાલ) કરતાં વધુ મજબૂત રીતે વક્રીવર્તિત થાય છે, અને ક્ષિતિજ પર આ તફાવત લગભગ 0.5 આર્ક મિનિટ સુધી પહોંચે છે. .

અમુક ઉંચાઈ પર પ્રત્યાવર્તનનું મૂલ્ય (10°C તાપમાન અને 760 mm Hg ના દબાણ પર):

આમ, ક્ષિતિજ પરનું વક્રીભવન સૂર્યના દેખીતા કોણીય વ્યાસ કરતા થોડું વધારે છે. તેથી, આ ક્ષણે જ્યારે તે ડિસ્કની નીચલી ધાર સાથે ક્ષિતિજને સ્પર્શે છે, ત્યારે આપણે તેને ફક્ત રીફ્રેક્શનને લીધે જ જોઈએ છીએ: જો તે ત્યાં ન હોત, તો સૌર ડિસ્ક પહેલેથી જ સંપૂર્ણપણે ક્ષિતિજની નીચે હોત. તે જ ચંદ્ર પર લાગુ પડે છે.

નોંધો

સાહિત્ય

ઝારોવ વી. ઇ. 6.1. રીફ્રેક્શન. ગોળાકાર ખગોળશાસ્ત્ર. "એસ્ટ્રોનેટ" (2002). ઑક્ટોબર 27, 2012 ના રોજ મૂળમાંથી આર્કાઇવ કરેલ. ઑક્ટોબર 18, 2012 ના રોજ સુધારો.

વિકિમીડિયા ફાઉન્ડેશન. 2010.

અન્ય શબ્દકોશોમાં "ખગોળશાસ્ત્રીય રીફ્રેક્શન" શું છે તે જુઓ:

- (પ્રત્યાવર્તન) અવકાશી પદાર્થની સાચી અને દેખીતી દિશાઓ વચ્ચેનો ખૂણો, જે અવકાશી પદાર્થમાંથી પૃથ્વીના વાતાવરણમાં આવતા પ્રકાશના કિરણના વક્રીભવનના પરિણામે રચાય છે. R.A.ના પરિણામે, લ્યુમિનાયર્સની દેખીતી સ્થિતિ ક્ષિતિજથી ઉપર છે. સૌથી મોટો... ...દરિયાઈ શબ્દકોશ

વાતાવરણમાં પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન [લેટ Lat. રીફ્રેક્શન - રીફ્રેક્શન, Lat માંથી. રીફ્રેક્ટસ - રીફ્રેક્ટેડ (રીફ્રિન્ગો - બ્રેકિંગ, રીફ્રેક્ટીંગ)], વાતાવરણમાં પ્રકાશ કિરણોના વક્રીભવનને કારણે થતી વાતાવરણીય ઓપ્ટિકલ ઘટના અને દેખીતી રીતે પ્રગટ થાય છે... ...

ખગોળશાસ્ત્રીય રીફ્રેક્શન- પૃથ્વી અથવા અન્ય ગ્રહના વાતાવરણમાં પ્રકાશનું પ્રત્યાવર્તન, જે અવકાશી પદાર્થની દેખીતી અને સાચી દિશાઓ વચ્ચે તફાવત તરફ દોરી જાય છે. [ભલામણ કરેલ શરતોનો સંગ્રહ. અંક 79. ભૌતિક ઓપ્ટિક્સ. યુએસએસઆરની એકેડેમી ઓફ સાયન્સ. વૈજ્ઞાનિક અને ટેકનિકલ સમિતિ... ટેકનિકલ અનુવાદકની માર્ગદર્શિકા

રીફ્રેક્શન - (1) ખગોળીય ઘટનાવાતાવરણમાંથી પસાર થતી વખતે અવકાશી પદાર્થોમાંથી નીકળતા પ્રકાશ કિરણોનું વક્રીભવન; વાતાવરણની ઘનતા હંમેશા ઊંચાઈ સાથે ઘટતી હોવાથી, પ્રકાશનું વક્રીભવન એવી રીતે થાય છે કે તેની બહિર્મુખતા... ... મોટા પોલિટેકનિક જ્ઞાનકોશ

I વાતાવરણમાં પ્રકાશનું રીફ્રેક્શન [લેટ Lat. lat માંથી વક્રીભવન. રીફ્રેક્ટસ રીફ્રેક્ટેડ (રીફ્રિન્ગો આઈ બ્રેક, રીફ્રેક્ટ)], વાતાવરણમાં પ્રકાશ કિરણોના વક્રીભવનને કારણે થતી વાતાવરણીય ઓપ્ટિકલ ઘટના અને દેખીતી રીતે પ્રગટ થાય છે... ... ગ્રેટ સોવિયેત જ્ઞાનકોશ- આ શબ્દના અન્ય અર્થો છે, જુઓ ચંદ્ર (અર્થો). ચંદ્ર... વિકિપીડિયા

તે પીટર ધ ગ્રેટ પહેલાં રશિયનો દ્વારા બનાવવામાં આવ્યું ન હતું વૈજ્ઞાનિક કાર્યોખગોળશાસ્ત્રમાં. પીટર ધ ગ્રેટ, ગ્રીનવિચ અને કોપનહેગનમાં વેધશાળાઓની મુલાકાત લેતા, તેમાંથી પ્રથમની પોતાની બીજી મુલાકાત લીધી. સંપૂર્ણ વ્યાખ્યાદિવાલ વર્તુળનો ઉપયોગ કરીને શુક્રની સ્થિતિ... જ્ઞાનકોશીય શબ્દકોશએફ. Brockhaus અને I.A. એફ્રોન

વાતાવરણીય રીફ્રેક્શન

વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનઊંચાઈ સાથે હવાની ઘનતામાં ફેરફારને કારણે વાતાવરણમાંથી પસાર થતા પ્રકાશ કિરણોનું સીધી રેખામાંથી વિચલન છે. પૃથ્વીની સપાટીની નજીક વાતાવરણીય વક્રીભવન મૃગજળનું સર્જન કરે છે અને દૂરની વસ્તુઓને તેમની સાચી સ્થિતિથી ઉપર કે નીચે દેખાવાનું કારણ બની શકે છે. વધુમાં, વસ્તુઓનો આકાર વિકૃત થઈ શકે છે - તે ફ્લેટન્ડ અથવા ખેંચાયેલા દેખાઈ શકે છે. મુદત "પ્રત્યાવર્તન"આ જ અવાજના વક્રીભવનને લાગુ પડે છે.

વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનએ જ કારણ છે કે ખગોળશાસ્ત્રીય પદાર્થો ક્ષિતિજની ઉપર તેઓ વાસ્તવમાં છે તેના કરતા કંઈક અંશે ઊંચે ઉગે છે. રીફ્રેક્શન માત્ર અસર કરે છે પ્રકાશ કિરણોપણ દરેક વસ્તુ માટે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન, જોકે માં વિવિધ ડિગ્રીઓ માટે. ઉદાહરણ તરીકે, દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં, વાદળી રંગલાલ કરતાં રીફ્રેક્શનથી વધુ પ્રભાવિત. આના કારણે ખગોળશાસ્ત્રીય વસ્તુઓ સાથેની છબીઓમાં સ્પેક્ટ્રમમાં અસ્પષ્ટતા આવી શકે છે ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન.

જો શક્ય હોય તો, ખગોળશાસ્ત્રીઓ તેમના અવલોકનોનું આયોજન કરે છે જ્યારે અવકાશી પદાર્થ પરાકાષ્ઠાના ઉપલા બિંદુથી પસાર થાય છે, જ્યારે તે ક્ષિતિજથી સૌથી વધુ હોય છે. ઉપરાંત, વહાણના કોઓર્ડિનેટ્સ નક્કી કરતી વખતે, ખલાસીઓ ક્યારેય લ્યુમિનરીનો ઉપયોગ કરશે નહીં જેની ઊંચાઈ ક્ષિતિજથી 20° કરતા ઓછી હોય. જો ક્ષિતિજની નજીકના તારાનું અવલોકન ટાળી શકાતું નથી, તો વાતાવરણમાં પ્રકાશના પ્રત્યાવર્તનને કારણે થતા વિસ્થાપનને વળતર આપવા માટે ટેલિસ્કોપને નિયંત્રણ પ્રણાલીઓથી સજ્જ કરી શકાય છે. જો વિખેરવું એ પણ એક સમસ્યા છે (ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન અવલોકનો માટે બ્રોડબેન્ડ કેમેરાનો ઉપયોગ કરવાના કિસ્સામાં), તો વાતાવરણીય રીફ્રેક્શન કરેક્શનનો ઉપયોગ કરી શકાય છે (ફરતીની જોડીનો ઉપયોગ કરીને કાચ પ્રિઝમ). પરંતુ વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનની ડિગ્રી તાપમાન અને દબાણ, તેમજ ભેજ (પાણીની વરાળની માત્રા, જે સ્પેક્ટ્રમના મધ્ય-ઇન્ફ્રારેડ પ્રદેશમાં અવલોકન કરતી વખતે ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે) પર આધારિત હોવાથી, સફળ વળતર માટે જરૂરી પ્રયત્નોની માત્રા નિષેધાત્મક બનો.

વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનજ્યારે તે સમાન ન હોય ત્યારે અવલોકનોમાં સૌથી વધુ દખલ કરે છે, ઉદાહરણ તરીકે, હવામાં અશાંતિની હાજરીમાં. સૂર્યાસ્ત અને સૂર્યોદય સમયે તારાઓના ચમકવા અને સૂર્યના દૃશ્યમાન આકારના વિકૃતિનું આ કારણ છે.

વાતાવરણીય રીફ્રેક્શન મૂલ્યો

વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનક્ષિતિજથી 45° ની દેખીતી ઉંચાઈ પર 1" (ચાપની એક મિનિટ) કરતાં ઓછી, અને 10° ઊંચાઈ પર 5.3"ના મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે; ઘટતી ઉંચાઈ સાથે વક્રીભવન ઝડપથી વધે છે, 5° ઊંચાઈ પર 9.9", 2° ઊંચાઈએ 18.4" અને ક્ષિતિજ પર 35.4" સુધી પહોંચે છે (1976 એલન, 125); તમામ મૂલ્યો 10°C અને વાતાવરણીય દબાણ 101.3 kPa પર પ્રાપ્ત થાય છે.

ક્ષિતિજ પર, વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનનું મૂલ્ય સૂર્યના દેખીતા વ્યાસ કરતા થોડું વધારે છે. તેથી, જ્યારે સૂર્યની સંપૂર્ણ ડિસ્ક ક્ષિતિજની ઉપર દેખાય છે, ત્યારે તે માત્ર વક્રીભવનને કારણે જ દેખાય છે, કારણ કે જો વાતાવરણ ન હોત, તો સૌર ડિસ્કનો એક પણ ભાગ દૃશ્યમાન ન હોત.

સ્વીકૃત સંમેલન મુજબ, સૂર્યોદય અને સૂર્યાસ્તના સમયને તે સમય તરીકે ઓળખવામાં આવે છે જ્યારે સૂર્યની ઉપરની ધાર ક્ષિતિજની ઉપર દેખાય છે અથવા અદૃશ્ય થઈ જાય છે; પ્રમાણભૂત મૂલ્યસૂર્યની સાચી ઊંચાઈ વક્રીભવન માટે -50"...-34" છે અને સૂર્યના અડધા વ્યાસ માટે -16" છે (ઊંચાઈ અવકાશી પદાર્થસામાન્ય રીતે તેની ડિસ્કના કેન્દ્ર માટે આપવામાં આવે છે). ચંદ્રના કિસ્સામાં, ચંદ્રના આડા લંબન અને તેના દેખીતા અર્ધ-વ્યાસને ધ્યાનમાં લેવા વધારાના સુધારા જરૂરી છે, જે પૃથ્વી-ચંદ્ર પ્રણાલીના અંતરને આધારે બદલાય છે.

દૈનિક હવામાન ફેરફારો અસર કરે છે ચોક્કસ સમયસૂર્ય અને ચંદ્રનો ઉદય અને અસ્ત (લેખ "ક્ષિતિજ પર રીફ્રેક્શન" જુઓ), અને આ કારણોસર, ચાપની એક મિનિટ કરતા વધુ ચોકસાઈ સાથે દેખીતી સૂર્યાસ્ત અને લ્યુમિનાયર્સના સૂર્યોદયનો સમય આપવાનો કોઈ અર્થ નથી (આ "એસ્ટ્રોનોમિકલ અલ્ગોરિધમ્સ", જીન મીયુસ, 1991, પૃષ્ઠ 103) માં વધુ વિગતવાર વર્ણવેલ છે. પ્રમાણભૂત રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનો ઉપયોગ કરતી વખતે સૂર્યોદય અને સૂર્યાસ્તના સમયમાં રોજિંદી ભિન્નતા નક્કી કરવા માટે વધુ સચોટ ગણતરીઓ ઉપયોગી થઈ શકે છે, કારણ કે તે સ્પષ્ટ છે કે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં અણધાર્યા ફેરફારોને કારણે વાસ્તવિક ફેરફારો અલગ હોઈ શકે છે.

ના કારણે વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનક્ષિતિજ પર 34" છે, અને ક્ષિતિજથી 0.5° ની ઊંચાઈએ ચાપની માત્ર 29 મિનિટ છે, પછી સૂર્યાસ્ત અથવા સૂર્યોદય સમયે તે લગભગ 5" (જે તેના દેખીતા વ્યાસના 1/6 જેટલો છે) સપાટ થયેલો દેખાય છે.

વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનની ગણતરી

રીફ્રેક્શનની સખત ગણતરી જરૂરી છે સંખ્યાત્મક એકીકરણ Auer અને Standish દ્વારા પેપરમાં વર્ણવેલ આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ખગોળીય રીફ્રેક્શન: તમામ ઝેનિથ એંગલ્સની ગણતરી, 2000. બેનેટ (1982) તેમના લેખ "દરિયાઈ સંશોધકમાં ઉપયોગ માટે ખગોળીય રીફ્રેક્શનની ગણતરી" માં ગાર્ફિન્કેલનો ઉપયોગ કરીને લ્યુમિનાયર્સની દેખીતી ઊંચાઈના આધારે રીફ્રેક્શનનું મૂલ્ય નક્કી કરવા માટે એક સરળ પ્રયોગમૂલક સૂત્ર મેળવ્યું. એલ્ગોરિધમ (1967) સંદર્ભ તરીકે , જો h એ- આ ડિગ્રીમાં લ્યુમિનરીની દેખીતી ઊંચાઈ છે, પછી રીફ્રેક્શન આરચાપ મિનિટમાં બરાબર હશે

સૂત્રની ચોકસાઈ 0° થી -90° (Meeus 1991, 102) ની ઊંચાઈ માટે 0.07" સુધીની છે. સ્માર્ડસન (1986) એ લ્યુમિનાયર્સની સાચી ઊંચાઈને સંબંધિત વક્રીભવન નક્કી કરવા માટેનું સૂત્ર મેળવ્યું છે; જો h- આ ડિગ્રીમાં લ્યુમિનરીની સાચી ઊંચાઈ છે, પછી રીફ્રેક્શન આરચાપ મિનિટમાં હશે

સૂત્ર 0.1 ની ચોકસાઈ સાથે બેનેટ સૂત્ર સાથે સંમત થાય છે. બંને સૂત્રો 101.0 kPa ના વાતાવરણીય દબાણ અને 10 ° સે તાપમાને યોગ્ય રહેશે; વિવિધ દબાણ મૂલ્યો માટે આરઅને તાપમાન ટીઆ સૂત્રોનો ઉપયોગ કરીને ઉત્પાદિત રીફ્રેક્શનની ગણતરીના પરિણામનો ગુણાકાર કરવો જોઈએ

(મીયુસ, 1991, 103 મુજબ). પ્રત્યાવર્તન દર 0.9 kPa દબાણના વધારા માટે આશરે 1% વધે છે અને દબાણમાં દર 0.9 kPa ઘટાડામાં આશરે 1% જેટલો ઘટાડો થાય છે. એ જ રીતે, તાપમાનમાં દર 3°C ના ઘટાડા માટે વક્રીભવન લગભગ 1% વધે છે અને તાપમાનમાં દર 3°C ના વધારા માટે લગભગ 1% જેટલો ઘટાડો થાય છે.

ઉંચાઈ વિરુદ્ધ પ્રત્યાવર્તનનો ગ્રાફ (બેનેટ, 1982)

રીફ્રેક્શનને કારણે રેન્ડમ વાતાવરણીય અસરો

વાતાવરણીય ઉથલપાથલ તારાઓની દેખીતી તેજને વધારે છે અને ઘટાડે છે, જે તેમને મિલિસેકન્ડમાં વધુ તેજસ્વી અથવા નિસ્તેજ બનાવે છે. આ ઓસિલેશનના ધીમા ઘટકો આપણને ફ્લિકરિંગ તરીકે દેખાય છે.

વધુમાં, અશાંતિ તારાની દૃશ્યમાન છબીમાં નાની અવ્યવસ્થિત હલનચલનનું કારણ બને છે, અને તેની રચનામાં ઝડપી ફેરફારો પણ કરે છે. આ અસરો નરી આંખે જોઈ શકાતી નથી, પરંતુ નાના ટેલિસ્કોપથી પણ જોવા માટે સરળ છે.

વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનઊંચાઈ સાથે હવાની ઘનતામાં ફેરફારને કારણે વાતાવરણમાંથી પસાર થતા પ્રકાશ કિરણોનું સીધી રેખામાંથી વિચલન છે. પૃથ્વીની સપાટીની નજીક વાતાવરણીય વક્રીભવન મૃગજળ બનાવે છે અને દૂરની વસ્તુઓને તેમની સાચી સ્થિતિથી ઉપર અથવા નીચે દેખાવા માટે, ચળકાટ, ધ્રુજારી અથવા દેખાઈ શકે છે. વધુમાં, વસ્તુઓનો આકાર વિકૃત થઈ શકે છે - તે ફ્લેટન્ડ અથવા ખેંચાયેલા દેખાઈ શકે છે. મુદત "પ્રત્યાવર્તન"આ જ અવાજના વક્રીભવનને લાગુ પડે છે.

વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનએ જ કારણ છે કે ખગોળશાસ્ત્રીય પદાર્થો ક્ષિતિજની ઉપર તેઓ વાસ્તવમાં છે તેના કરતા કંઈક અંશે ઊંચે ઉગે છે. રીફ્રેક્શન માત્ર પ્રકાશ કિરણોને જ નહીં પરંતુ તમામ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનને પણ અસર કરે છે, જો કે વિવિધ ડિગ્રીઓ સુધી. ઉદાહરણ તરીકે, દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં, વાદળી લાલ કરતાં વક્રીભવનથી વધુ પ્રભાવિત થાય છે. આના કારણે ખગોળીય પદાર્થો ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન ઈમેજોમાં સ્પેક્ટ્રમમાં અસ્પષ્ટ થઈ શકે છે.

જ્યારે પણ શક્ય હોય ત્યારે, ખગોળશાસ્ત્રીઓ તેમના અવલોકનો પસાર થતાંની સાથે આયોજન કરે છે. સ્વર્ગીય શરીરપરાકાષ્ઠાનો ઉચ્ચતમ બિંદુ, જ્યારે તે ક્ષિતિજની ઉપર સૌથી વધુ હોય છે. ઉપરાંત, વહાણના કોઓર્ડિનેટ્સ નક્કી કરતી વખતે, ખલાસીઓ ક્યારેય લ્યુમિનરીનો ઉપયોગ કરશે નહીં જેની ઊંચાઈ ક્ષિતિજથી 20° કરતા ઓછી હોય. જો ક્ષિતિજની નજીકના તારાનું અવલોકન ટાળી શકાતું નથી, તો વાતાવરણમાં પ્રકાશના પ્રત્યાવર્તનને કારણે થતા વિસ્થાપનને વળતર આપવા માટે ટેલિસ્કોપને નિયંત્રણ પ્રણાલીઓથી સજ્જ કરી શકાય છે. જો વિક્ષેપ પણ એક સમસ્યા છે (ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન અવલોકનો માટે બ્રોડબેન્ડ કેમેરાનો ઉપયોગ કરવાના કિસ્સામાં), તો વાતાવરણમાં પ્રકાશ રીફ્રેક્શન માટે કરેક્શન (ફરતા કાચના પ્રિઝમની જોડીનો ઉપયોગ કરીને) નો ઉપયોગ કરી શકાય છે. પરંતુ વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનની ડિગ્રી તાપમાન અને દબાણ, તેમજ ભેજ (પાણીની વરાળની માત્રા, જે સ્પેક્ટ્રમના મધ્ય-ઇન્ફ્રારેડ પ્રદેશમાં અવલોકન કરતી વખતે ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે) પર આધારિત હોવાથી, સફળ વળતર માટે જરૂરી પ્રયત્નોની માત્રામાં વધારો થઈ શકે છે. નિષેધાત્મક બનો.

વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનઅવલોકનોમાં સૌથી વધુ દખલ કરે છે જ્યારે તે સમાન ન હોય, ઉદાહરણ તરીકે, હવામાં અશાંતિની હાજરીમાં. સૂર્યાસ્ત અને સૂર્યોદય સમયે તારાઓના ચમકવા અને સૂર્યના દૃશ્યમાન આકારના વિકૃતિનું આ કારણ છે.

વાતાવરણીય રીફ્રેક્શન મૂલ્યો

સ્વીકૃત સંમેલન મુજબ, સૂર્યોદય અને સૂર્યાસ્તના સમયને તે સમય તરીકે ઓળખવામાં આવે છે જ્યારે સૂર્યની ઉપરની ધાર ક્ષિતિજની ઉપર દેખાય છે અથવા અદૃશ્ય થઈ જાય છે; સૂર્યની સાચી ઊંચાઈ માટે પ્રમાણભૂત મૂલ્ય છે -50"...-34" વક્રીભવન માટે અને -16" સૂર્યના અડધા વ્યાસ માટે (અવકાશી પદાર્થની ઊંચાઈ સામાન્ય રીતે તેની ડિસ્કના કેન્દ્ર માટે આપવામાં આવે છે. ).

દૈનિક હવામાન ફેરફારો સૂર્ય અને ચંદ્રના સૂર્યોદય અને સૂર્યાસ્તના ચોક્કસ સમયને અસર કરે છે (), અને આ કારણોસર, ચાપની એક મિનિટ કરતાં વધુ ચોકસાઈ સાથે સ્પષ્ટ સૂર્યાસ્ત અને સૂર્યોદયનો સમય આપવાનો કોઈ અર્થ નથી (આ છે. "એસ્ટ્રોનોમિકલ એલ્ગોરિધમ્સ", જીન મીયુસ , 1991, પૃષ્ઠ 103) પુસ્તકમાં વધુ વિગતવાર વર્ણવેલ છે. વધુ ચોક્કસ ગણતરીઓપ્રમાણભૂત રીફ્રેક્ટિવ મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરીને સૂર્યોદય અને સૂર્યાસ્તના સમયમાં રોજિંદા ફેરફારો નક્કી કરવા માટે ઉપયોગી થઈ શકે છે, કારણ કે તે સ્પષ્ટ છે કે પ્રત્યાવર્તન મૂલ્યમાં અણધાર્યા ફેરફારોને કારણે વાસ્તવિક ફેરફારો અલગ હોઈ શકે છે.

વાતાવરણીય રીફ્રેક્શનની ગણતરી

ઓઅર અને સ્ટેન્ડિશ દ્વારા પેપરમાં વર્ણવેલ આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને રીફ્રેક્શનની સખત ગણતરી માટે સંખ્યાત્મક એકીકરણની જરૂર છે. ખગોળીય રીફ્રેક્શન: બધા ઝેનિથ એંગલ માટે ગણતરી, 2000. બેનેટ (1982), તેમના લેખ "દરિયાઈ સંશોધકમાં ઉપયોગ માટે ખગોળીય રીફ્રેક્શનની ગણતરી" માં, ગાર્ફિન્કેલના અલ્ગોરિધમ (1967) નો સંદર્ભ તરીકે ઉપયોગ કરીને, લ્યુમિનાયર્સની દેખીતી ઊંચાઈના આધારે રીફ્રેક્શનનું મૂલ્ય નક્કી કરવા માટે એક સરળ પ્રયોગમૂલક સૂત્ર મેળવ્યું. જો h એડિગ્રીમાં લ્યુમિનરીની દેખીતી ઊંચાઈ છે, પછી રીફ્રેક્શન આરચાપ મિનિટમાં બરાબર હશે

સૂત્ર 0.1 ની ચોકસાઈ સાથે બેનેટ સૂત્ર સાથે સંમત થાય છે. બંને સૂત્રો 101.0 kPa ના વાતાવરણીય દબાણ અને 10 ° સે તાપમાને યોગ્ય રહેશે; વિવિધ દબાણ મૂલ્યો માટે આરઅને તાપમાન ટીઆ સૂત્રોનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવેલા વક્રીભવનની ગણતરીના પરિણામનો ગુણાકાર કરવો જોઈએ

(મીયુસ, 1991, 103 મુજબ). દબાણમાં પ્રત્યેક 0.9 kPa ના વધારા માટે રીફ્રેક્શન લગભગ 1% વધે છે અને દબાણમાં દરેક 0.9 kPa ઘટાડામાં લગભગ 1% જેટલો ઘટાડો થાય છે. એ જ રીતે, તાપમાનમાં દર 3°C ના ઘટાડા માટે વક્રીભવન લગભગ 1% વધે છે અને તાપમાનમાં દર 3°C ના વધારા માટે લગભગ 1% જેટલો ઘટાડો થાય છે.

ઉંચાઈ વિરુદ્ધ પ્રત્યાવર્તનનો ગ્રાફ (બેનેટ, 1982)

રીફ્રેક્શનને કારણે રેન્ડમ વાતાવરણીય અસરો

વાતાવરણીય ઉથલપાથલ તારાઓની દેખીતી તેજને વધારે છે અને ઘટાડે છે, જે તેમને મિલિસેકન્ડમાં વધુ તેજસ્વી અથવા ઝાંખા બનાવે છે. આ ઓસિલેશનના ધીમા ઘટકો આપણને ફ્લિકરિંગ તરીકે દેખાય છે.

વધુમાં, અશાંતિ નાના રેન્ડમ હલનચલનનું કારણ બને છે દૃશ્યમાન છબીતારો, અને તેની રચનામાં ઝડપી ફેરફારો પણ કરે છે. આ અસરો દેખાતી નથી નગ્ન આંખ, પરંતુ તેઓ નાના ટેલિસ્કોપથી પણ જોવા માટે સરળ છે.

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ મૂલ્યોમાં અવકાશી અસંગતતા વાતાવરણીય હવાતેમાં અવકાશી ફેરફારોને કારણે ભૌતિક પરિમાણો, માં વિચલનો તરફ દોરી જાય છે રેખીય પ્રચારસ્વેતા. આ ઘટનાને રીફ્રેક્શન કહેવામાં આવે છે - એક અસંગત વાતાવરણમાં પ્રકાશ કિરણોના માર્ગની વક્રતા. રીફ્રેક્શનને સંખ્યાબંધ પ્રકારોમાં વિભાજીત કરવાનો રિવાજ છે: ખગોળીય રીફ્રેક્શન- અવકાશી ગોળામાં તેમની સાચી સ્થિતિની તુલનામાં બહારની દુનિયાના પ્રકાશ સ્ત્રોતોની દેખીતી સ્થિતિમાં ફેરફારોની ઘટના.

પાર્થિવ (વાતાવરણ) રીફ્રેક્શન - જ્યારે પૃથ્વીની સપાટી પરથી અથવા વાતાવરણના અન્ય બિંદુ પરથી અવલોકન કરવામાં આવે ત્યારે વાતાવરણમાં સ્થિત પ્રકાશ સ્ત્રોત (અથવા ઑબ્જેક્ટ) ની દેખીતી સ્થિતિમાં ફેરફાર સાથે સંકળાયેલી ઘટના.

કોસ્મિક રીફ્રેક્શન એ પ્રકાશ સ્ત્રોતોની સ્થિતિ બદલવાની અસર છે જ્યારે અવકાશમાંથી અવલોકન કરવામાં આવે છે પૃથ્વીનું વાતાવરણ. સાહિત્યમાં તમે નિયમિત (સામાન્ય) અને રેન્ડમ રીફ્રેક્શનની વ્યાખ્યાઓ પણ શોધી શકો છો. નિયમિત રીફ્રેક્શન એ વાતાવરણીય પરિમાણોમાં સરળ ફેરફારો અને તે મુજબ, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં સરળ ફેરફારોને કારણે છે. રેન્ડમ રીફ્રેક્શન વાતાવરણીય પરિમાણો અને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં પ્રમાણમાં નાના-પાયે અવકાશી ભિન્નતાને કારણે થાય છે.

આ વિવિધતાઓમાં વિવિધ અવકાશી ભીંગડા હોય છે - સેન્ટીમીટરથી દસ મીટર સુધી. તેઓ, ઉદાહરણ તરીકે, વાતાવરણમાં અશાંતિને કારણે થાય છે. રેન્ડમ રીફ્રેક્શન સારા તરફ દોરી જાય છે જાણીતી ઘટનાબિંદુ પ્રકાશ સ્ત્રોતો ફ્લિકરિંગ, ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે પૃથ્વીની સપાટી પરથી અવલોકન કરવામાં આવે છે ત્યારે તારાઓનું ચમકવું. છેલ્લે, ચાલો ઘટનાની નોંધ લઈએ અસામાન્ય વક્રીભવન - તેના સરેરાશ મૂલ્યમાંથી હવાના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકનું સ્થિર, લાંબા ગાળાના (ઘણા કલાકો સુધી) વિચલન. વિવિધ ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો સાથે સ્તરોની સીમાઓ પર પ્રકાશ રીફ્રેક્શનની અસરનો ઉપયોગ કરીને રીફ્રેક્શનની ઘટનાને સમજાવી શકાય છે.

ચાલો બહારની દુનિયાના સ્ત્રોતમાંથી પ્રકાશના પ્રસારને ધ્યાનમાં લઈએ - ફિગ. 4.10. ચાલો વાતાવરણને એકાગ્ર પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક સાથે, સજાતીય ગણી શકાય તેટલા પાતળા સ્તરોમાં વિભાજીત કરીએ. ચાલો આપણે આ સ્તરોને અનુરૂપ પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકોને n1, n2, n3, વગેરે તરીકે દર્શાવીએ. (4.1.12) અનુસાર પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક હવાની ઘનતા સાથે સંબંધિત છે, જે ઊંચાઈ સાથે ઘટે છે, તેથી: n1< n2 < ….. Углы падения θ и преломления ψ на границе двух соседних слоев связаны законом Снеллиуса

ત્રિકોણ 1O2 થી, અનુસાર સાઇન્સનું પ્રમેય,

બિંદુઓ 1 અને 2 થી બિંદુ O (પૃથ્વીનું કેન્દ્ર) સુધીનું અંતર ક્યાં છે. તેવી જ રીતે ત્રિકોણ 2O3, વગેરે માટે.

જોડીમાં સમાનતાનો ગુણાકાર કરવાથી આપણને મળે છે

આમ, કિરણના માર્ગના કોઈપણ બિંદુએ સંબંધ સંતુષ્ટ થાય છે

જ્યાં r એ પૃથ્વીના કેન્દ્રનું અંતર છે, n (r) એ હવાનું પ્રત્યાવર્તન સૂચક છે, θ એ પ્રકાશ કિરણનો ઝેનિથ કોણ છે. સમીકરણ (4.5.3) એ વાતાવરણમાં પ્રકાશ કિરણના માર્ગ અથવા વક્રીભવન સમીકરણ માટેનું સમીકરણ છે. (4.5.3) માં સ્થિરાંક દેખીતી રીતે r 0 n sin θ 0 ની બરાબર છે, જ્યાં r 0 એ પૃથ્વીના કેન્દ્રથી અંતર છે મહત્તમ મર્યાદાવાતાવરણ (જ્યાં n≡1), θ 0 – ઉપરની સીમા પર બીમની ઘટનાનો કોણ.

ખગોળીય પ્રત્યાવર્તન એ હકીકત તરફ દોરી જાય છે કે તમામ બહારની દુનિયાના પ્રકાશ સ્ત્રોતો - સૂર્ય, ગ્રહો, તારાઓ - ચોક્કસ કોણ દ્વારા ક્ષિતિજની ઉપર ઉભા થયેલા દેખાય છે. મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતાખગોળીય વક્રીભવનનો કોણ છે β - પ્રકાશ સ્ત્રોત તરફના સાચા S અને દૃશ્યમાન S" દિશાઓ વચ્ચેનો ખૂણો. ખગોળીય વક્રીભવનના મહત્તમ ખૂણા સૂર્યોદય અને સૂર્યાસ્તની ક્ષણો અને નાના નકારાત્મક ઊંચાઈના ખૂણા પર પ્રાપ્ત થાય છે. સરેરાશ વાતાવરણીય પરિસ્થિતિઓ હેઠળ તેઓ 35 ના મૂલ્યો સુધી પહોંચે છે", પરંતુ પર નીચા તાપમાનઅને હાઈ બ્લડ પ્રેશરપૃથ્વીની સપાટીની નજીક, હવાના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકમાં ફેરફાર નોંધપાત્ર બની શકે છે અને રીફ્રેક્શનના ખૂણા 2-3 ડિગ્રી સુધી વધે છે. આ ઘટનાને લીધે, દિવસની લંબાઈ (દિવસના કલાકો) વધે છે. ઉચ્ચ અક્ષાંશ પર, આ વધારો કલાકો અને દિવસો સુધી પહોંચી શકે છે. આમ, ધ્રુવ પર, ધ્રુવીય દિવસોનો સમયગાળો (જ્યારે સૂર્ય ક્ષિતિજની નીચે આથમતો નથી) ધ્રુવીય રાત્રિના સમયગાળા કરતાં 14 દિવસ વધારે છે.

જમીનની વસ્તુઓમાંથી પ્રકાશના કિરણો પણ આજુબાજુ ફેલાય છે વક્રીય માર્ગ. પાર્થિવ રીફ્રેક્શનનો કોણ એ કોઈ વસ્તુની દેખીતી અને વાસ્તવિક સ્થિતિની દિશાઓ વચ્ચેનો ખૂણો છે.. આ ખૂણાના મૂલ્યો અવલોકન કરેલ ઑબ્જેક્ટના અંતર અને હવાના સપાટીના સ્તરના થર્મલ સ્તરીકરણ પર આધારિત છે. વર્ટિકલ તાપમાનના ઢાળ (અને, પરિણામે, હવાની ઘનતા) ની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખીને, જે (4.1.12) મુજબ, રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના ઢાળને નિર્ધારિત કરે છે, સપાટીના સ્તરમાં વધતા અને વિસ્તરણ અથવા ઘટાડવું અને સાંકડી થઈ શકે છે. વાતાવરણ દૃશ્યમાન ક્ષિતિજ. આ અસરનું પરિણામ એ પદાર્થોની દૃશ્યતાની ભૌમિતિક શ્રેણીમાં વધારો (વિસ્તરણ સાથે) અથવા ઘટાડો (સંકુચિત) છે.

વાતાવરણીય પરિમાણોને માપવા માટેની અવકાશ પદ્ધતિઓના વિકાસથી અવકાશમાંથી વાતાવરણ દ્વારા બહારની દુનિયાના સ્ત્રોતોનું અવલોકન કરતી વખતે રીફ્રેક્ટિવ ઘટનાને ધ્યાનમાં લેવાનું સુસંગત બન્યું છે. એક મહત્વપૂર્ણ અસરકોસ્મિક રીફ્રેક્શન એ બીમ તત્વનું રીફ્રેક્ટિવ વિસ્તરણ છે. વાતાવરણમાં કિરણોત્સર્ગના પ્રસારની નીચી ઊંચાઈએ, પ્રત્યાવર્તન વિસ્તરણ 5−15% સુધી પહોંચી શકે છે, જે વિવિધ વાતાવરણીય ઓપ્ટિકલ સમસ્યાઓ ઉકેલતી વખતે ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે. જ્યારે સૂર્ય અથવા ચંદ્રની ડિસ્કના વાતાવરણ દ્વારા અવલોકન કરવામાં આવે છે, ત્યારે બીમની ઊંચાઈ સાથેના વક્રીભવનના કોણમાં ફેરફારથી રીફ્રેક્ટિવ ડાયવર્જન્સ થાય છે - ડિસ્કની વિવિધ ધારોમાંથી નીકળતી કિરણો વચ્ચેના ખૂણામાં ફેરફાર. જો અવલોકન બિંદુ પૂરતા પ્રમાણમાં દૂર હોય તો આ ફેરફાર ખૂબ નોંધપાત્ર હોઈ શકે છે ( અવકાશયાન) વાતાવરણમાં પ્રસરી રહેલા કિરણોના પેરીજીસમાંથી. આ કિસ્સામાં, વાતાવરણ સ્કેટરિંગ લેન્સ તરીકે કાર્ય કરી શકે છે, જે સૂર્ય (ચંદ્ર) ની ડિસ્કની તેજસ્વીતામાં દૃશ્યમાન ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે. આ રીફ્રેક્ટિવ એટેન્યુએશનની ઘટના છે. જ્યારે વાતાવરણ સૂર્ય (ચંદ્ર) ના કોણીય પરિમાણોને ઘટાડીને એકત્રીકરણ લેન્સ તરીકે કાર્ય કરે છે ત્યારે પ્રત્યાવર્તન ઉન્નતીકરણની વિપરીત પરિસ્થિતિઓ પણ શક્ય છે. વાતાવરણના નીચલા સ્તરો દ્વારા અવલોકન કરવામાં આવે ત્યારે આ ઘટના ખાસ કરીને મજબૂત હોય છે.

સૂર્ય અને ચંદ્રની છબીઓની વિવિધ વિકૃતિઓ ત્યાં થઈ શકે છે, જેમાં તેમના "વિરામ" પણ સામેલ છે. અવકાશમાંથી અવલોકનો દરમિયાન બિંદુ સ્ત્રોતો (તારાઓ) ના કિરણોત્સર્ગનું નિરીક્ષણ કરતી વખતે, જે વાતાવરણના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં રેન્ડમ ભિન્નતાને કારણે થાય છે.

વાતાવરણમાં જોવા મળતી વિવિધ ઓપ્ટિકલ ઘટનાઓ સરળ ભૌતિક સમર્થન ધરાવે છે. જ્યારે સૂર્ય ક્ષિતિજની નીચે ઉગે છે અથવા અસ્ત થાય છે ત્યારે વાતાવરણમાં બનતી ઓપ્ટિકલ ઘટનાના સમગ્ર સંકુલ તરીકે સંધિકાળને સમજવામાં આવે છે. સૂર્ય ક્ષિતિજ પર જેટલો નીચો છે, તેટલો વધુ મજબૂત રીતે તે ઉપરના ભાગને પ્રકાશિત કરે છે, તેથી ઓછા ગાઢ, વાતાવરણના સ્તરો, તેથી, વિખરાયેલા કિરણોત્સર્ગ સપાટી પર પહોંચે છે. આ પૃથ્વી પર દિવસથી રાત સુધી સરળ સંક્રમણનું કારણ છે. જો તમે અવકાશમાંથી ગ્લોબને જોશો, તો તે વાતાવરણની સ્થિતિના આધારે, પૃથ્વીની સપાટીના 20 થી 25% ભાગને અવકાશમાં આવરી લેતી ટ્વીલાઇટ પેનમ્બ્રાની વિશાળ પટ્ટીથી ઘેરાયેલું દેખાશે. તેની એક બાજુએ, 42-45% વિસ્તાર પર ગ્લોબ, દિવસ શાસન કરે છે, બીજી બાજુ પૃથ્વીની સપાટીનો 33-35% ભાગ રાતમાં ડૂબી જાય છે. વિષુવવૃત્તીય પ્રદેશોમાં, જ્યાં સૂર્ય ક્ષિતિજ સુધી વધુ નીચે ઉતરે છે, આ સમય ઓછો છે - લગભગ 10-15%, જ્યારે ઉચ્ચ અક્ષાંશો પર તે વર્ષના સમયગાળાના 30-40% સુધી વધે છે, અને ધ્રુવીય પ્રદેશોમાં વસંત અને પાનખર સમયગાળાસતત સંધિકાળ - સફેદ રાત - અઠવાડિયા સુધી ચાલે છે. જ્યારે વેરવિખેર થાય છે ત્યારે મેઘધનુષ્ય થાય છે સૂર્ય કિરણોપર મોટા ટીપાંવરસાદ

ઉદાહરણ તરીકે, વાયોલેટ કિરણો (0.40 µm) લીલા કિરણો (0.55 µm) કરતાં વધુ વક્રીવર્તિત હોય છે, અને લીલા કિરણો લાલ કિરણો (0.76 µm) કરતાં વધુ વક્રીવર્તિત હોય છે.

રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સપારદર્શક ઓપ્ટિકલ પર્યાવરણ, જેને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ પણ કહેવામાં આવે છે, તે દર્શાવે છે કે શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ કરતા પ્રકાશની તબક્કાની ઝડપ કેટલી વખત ઓછી છે.

જટિલરીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનો ઉપયોગ માત્ર એકમ લંબાઈ દીઠ તબક્કાના ફેરફારને જ નહીં, પણ (તેના કાલ્પનિક ભાગ દ્વારા) ઓપ્ટિકલ ગેઇન અથવા પ્રસરણ નુકશાન (દા.ત. શોષણને કારણે) માપવા માટે થાય છે.

જટિલ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં નીચેના ભૌતિક અર્થઘટન છે:
અ) વાસ્તવિક ભાગજટિલ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ડાઇલેક્ટ્રિકમાં પ્રકાશના પ્રસારની ગતિ નક્કી કરે છે
b) જટિલ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનો કાલ્પનિક ભાગ માધ્યમમાં પ્રકાશના શોષણ માટે જવાબદાર છે.

પ્રમાણભૂત વાતાવરણમાં, રેખીય નિયમ અનુસાર વક્રીવર્તન સૂચકાંક ઊંચાઈ સાથે બદલાય છે, અને વાસ્તવિક વાતાવરણમાં, સરેરાશ ઊંચાઈ સાથે N માં ફેરફાર ઘાતાંકીય કાયદા અનુસાર થાય છે.

ટ્રોપોસ્ફિયરનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ 1 સે.મી.થી વધુ તરંગોની આવર્તન પર આધાર રાખતો નથી, મિલીમીટર તરંગો માટે, નુકસાન નોંધપાત્ર અસર ધરાવે છે, જે સંકુલની રજૂઆત દ્વારા ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે ડાઇલેક્ટ્રિક સતતહવા

વ્યવહારમાં, મૂલ્ય વધુ વખત ઉપયોગમાં લેવાય છે N = (n - 1) ×10 6, જેને ટ્રોપોસ્ફેરિક રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ કહેવાય છે, જ્યાં n»Öe- ટ્રોપોસ્ફિયરનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ.

સરેરાશ એનઊંચાઈ સાથે રેખીય રીતે બદલાય છે, અને મધ્યમ અક્ષાંશો માટે પરિવર્તનનો ઢાળ એનપ્રમાણભૂત ટ્રોપોસ્ફિયરમાં ઊંચાઈ સાથે છે dN/dh = -40 1/km

IN વાસ્તવિક પરિસ્થિતિઓહવામાનશાસ્ત્રના પરિમાણોમાં ઘણીવાર અનિયમિત ફેરફાર થાય છે, જે જટિલ સંબંધ તરફ દોરી જાય છે એનઊંચાઈથી.

વાતાવરણના પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંકમાં દૈનિક ફેરફારો નીચલા કિલોમીટરના સ્તરમાં સૌથી વધુ નોંધપાત્ર છે અને તે 10 - 15N એકમો સુધી પહોંચી શકે છે. તેઓ હવાના તાપમાન અને ભેજમાં મોટા દૈનિક તફાવતને કારણે પણ છે. રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સના રેન્ડમ વધઘટ વાતાવરણીય અશાંતિ સાથે સંકળાયેલા છે અને તે 10N - એકમોના મૂલ્ય સુધી પહોંચી શકે છે.

સૂર્યોદય અને સૂર્યાસ્ત સમયે સૂર્યની ડિસ્કની વિકૃતિ

સૂર્યોદય અને સૂર્યાસ્ત સમયે સૂર્યના કિરણોના વક્રીભવનના કારણે, ઘણી વધુ ઓપ્ટિકલ ઘટનાઓ થાય છે. સૌ પ્રથમ, સૂર્યોદય અને સૂર્યાસ્ત દરમિયાન, સૌર ડિસ્કનો આકાર વિકૃત થાય છે. સૂર્યની સામાન્ય રીતે ગોળાકાર ડિસ્ક, જ્યારે ક્ષિતિજની નજીક આવે છે, ત્યારે ઊભી દિશામાં સપાટ થાય છે, આડી લાંબી ધરી સાથે ઇંડાનો આકાર લે છે (ફિગ. 10.2). સૂર્યનું સપાટ થવું એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે કે તેની નીચેની ધાર, ક્ષિતિજને સ્પર્શતી, તેની ઉપરની ધાર કરતાં વધુ મજબૂત વક્રીભવન અનુભવે છે, જે ક્ષિતિજથી 32" ની ઊંચાઈએ સ્થિત છે, કારણ કે સૂર્યનો કોણીય વ્યાસ 32" છે. . મુ સારી સ્થિતિમાંવાતાવરણમાં, નીચલી ધાર વક્રીભવન દ્વારા 35" અને ઉપલી ધાર માત્ર 28" દ્વારા વધે છે. પરિણામે, સૌર ડિસ્ક 7 દ્વારા સપાટ થાય છે. પૃથ્વીની સપાટીની નજીકના નીચા તાપમાને, ઉદાહરણ તરીકે, સાઇબિરીયામાં અથવા વિશ્વના ધ્રુવીય પ્રદેશોમાં શિયાળાના એન્ટિસાયક્લોન્સ દરમિયાન, પ્રત્યાવર્તન કોણ વધે છે અને સૌર ડિસ્ક સપાટ થાય છે. વધુ ગંભીર હોઈ શકે છે.

ચાલો આપણે ફોટોગ્રાફિંગ અને ટેલિવિઝન છબીઓ મેળવવાની તુલનામાં દ્રશ્ય નિરીક્ષણની વિશિષ્ટતા પર ભાર આપીએ. સારી લાઇટિંગમાં (દિવસનો સમય) અને પર્યાપ્ત કોણીય પરિમાણોઅવલોકન કરેલ પદાર્થો (ઓછામાં ઓછા 20-30"), માનવ આંખની વિપરીત સંવેદનશીલતાની થ્રેશોલ્ડ, જેમ કે પહેલેથી જ ઉલ્લેખ કર્યો છે, તે 2% ની બરાબર છે, અને કેટલીકવાર 1% પણ છે; વિપરીત સંવેદનશીલતાના થ્રેશોલ્ડ (એટલે કે, લઘુત્તમ ઉકેલાયેલ તેજ વિરોધાભાસ ) ફોટોગ્રાફિક અને ટેલિવિઝન છબીઓ 10 ની બરાબર છે, અનુક્રમે -15 અને 15-25% કારણ કે વાતાવરણ હાલના વિરોધાભાસને ઘટાડવામાં ફાળો આપે છે, ખાસ કરીને વાદળો અને પૃથ્વીની સપાટી વચ્ચે, વિગતોને અલગ પાડવા માટે ન્યૂનતમ વિપરીત મૂલ્યો જરૂરી છે. પૃથ્વીની સપાટી પર વિઝ્યુઅલ અવલોકનો અને ફોટોગ્રાફી માટે હોવી જોઈએ અને ટેલિવિઝન ઈમેજીસ ઓછામાં ઓછી બમણી હોવી જોઈએ, એટલે કે અનુક્રમે ઓછામાં ઓછી 4, 30 અને 50% હોવી જોઈએ. કલ્પના કરો કે ફોટોગ્રાફ્સ અને ટેલિવિઝન ઈમેજીસની સરખામણીમાં અવલોકન કરાયેલી વસ્તુઓના લક્ષણો અને વિગતોને અલગ કરવામાં માનવ આંખ કેટલી સારી છે! ફોટોગ્રાફી અથવા ટેલિવિઝન ઈમેજીસ માટે હજુ સુધી શું સુલભ નથી તે આંખથી તમે જોઈ શકો છો.

તમામ અવકાશયાત્રીઓના મતે, અવકાશમાંથી પૃથ્વીની સપાટીનું દ્રશ્ય ચિત્ર મુખ્યત્વે તેની સ્પષ્ટતામાં ફોટોગ્રાફ્સ અને ટેલિવિઝન છબીઓથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે. પૃથ્વીની સપાટી અને વાદળોના આવરણના ફોટોગ્રાફ્સમાં, હંમેશા એક પડદો અથવા "જાળી" હોય છે, જે અંશતઃ અવકાશમાં હાજર હાર્ડ રેડિયેશન દ્વારા પ્રકાશિત થવાને કારણે છે, ખાસ કરીને, તે વાતાવરણ દ્વારા જેમાંથી પસાર થવું આવશ્યક છે .

બધા અવકાશયાત્રીઓએ તેમની લાક્ષણિક રૂપરેખા દ્વારા ખંડો અને મહાસાગરોને સરળતાથી ઓળખી લીધા. મહાસાગરો પર તેઓએ મોજાઓ, તરંગો, રણમાં - રેતીના ટેકરાઓ જોયા. તેઓએ પૃથ્વીની સપાટીના અમુક વિસ્તારો, વાદળોના આકાર, ચક્રવાત, વાવાઝોડા અને જમીન, મહાસાગર અને વાતાવરણના અન્ય ઘણા લક્ષણો પર વાતાવરણની પારદર્શિતામાં તફાવતો શોધી કાઢ્યા. 250-300 કિ.મી.ની ઊંચાઈએથી, જ્યારે નીચે જોઈએ છે, ત્યારે 1-2 કિમી કદની અને કેટલીકવાર નાની, લગભગ 500 મીટરની વસ્તુઓ સ્પષ્ટપણે દેખાય છે.

2. રેડિયો રીફ્રેક્શન
રેડિયો રીફ્રેક્શન એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના માર્ગની વક્રતા છે કારણ કે તેઓ વાતાવરણમાં પ્રચાર કરે છે. વાસ્તવિક વાતાવરણની ઘનતા ઊંચાઈ સાથે ઘટે છે, તેથી પૃથ્વીની સપાટીથી ઉપર તરફ નિર્દેશિત રેડિયો બીમ આ પ્રદેશમાંથી આગળ વધશે. મહાન મૂલ્યઓછી ઘનતાના મૂલ્યો ધરાવતા વિસ્તારોમાં ઘનતા. જો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક બીમપ્લેન-સ્તરવાળા વાતાવરણમાં પ્રચાર કરશે જેમાં રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ધીમે ધીમે બદલાશે, બીમના માર્ગની સરળ વક્રતા થશે. વક્રતાની ત્રિજ્યા અભિવ્યક્તિ અનુસાર રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ગ્રેડિયન્ટની તીવ્રતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવશે:
,(16)
જ્યાં dn/dH એ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સનો ઢાળ છે.
જ્યારે પૃથ્વીની સપાટી પર નિર્દેશિત રેડિયો બીમની વક્રતાની ત્રિજ્યા પૃથ્વીની ત્રિજ્યા જેટલી હોય છે અને બીમ સમગ્ર વિશ્વમાં વળે છે ત્યારે વ્યવહારિક રુચિ એ જટિલ રીફ્રેક્શનનો કેસ છે. ગંભીર રીફ્રેક્શન માટેની સ્થિતિ આ હશે:

સામાન્ય રેડિયો રીફ્રેક્શન -4·10-8 1/m ના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ઢાળ ધરાવતા સામાન્ય (પ્રમાણભૂત) વાતાવરણમાં રીફ્રેક્શનને અનુરૂપ છે. 0 થી –4·10-8 1/m સુધીના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ગ્રેડિયન્ટ મૂલ્યો સાથેના રેડિયો રીફ્રેક્શનને પોઝિટિવ રિફ્રેક્શન કહેવામાં આવે છે. – 15.7·10-8 – 4·10-8 1/m પર રેડિયો રીફ્રેક્શનને સકારાત્મક વધેલા રીફ્રેક્શન કહેવાય છે. ઢાળ મૂલ્ય = – 15.7·10-8 1/m પર, નિર્ણાયક રીફ્રેક્શન જોવા મળે છે. જ્યારે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ગ્રેડિએન્ટ – 15.7·10-8 1/m કરતાં ઓછું હોય, ત્યારે ઓવરરિફ્રેક્શન થાય છે. બીમ વક્રતા ત્રિજ્યા ત્રિજ્યા કરતાં ઓછીગ્લોબ, જેના પરિણામે બીમ પૃથ્વીની સપાટી પરથી બહુવિધ પ્રતિબિંબ અનુભવે છે.

વાતાવરણની હિલચાલ, એક નિયમ તરીકે, તોફાની હોય છે અને તેમાં અવ્યવસ્થિત "વોર્ટિસીસ" નો સમૂહ હોય છે. વિવિધ કદઅને ઝડપ. મુખ્ય પ્રવાહની અસ્થિરતાના પરિણામે સૌથી મોટા વમળો રચાય છે (તેમના કદ L0 પ્રવાહના પરિમાણો સાથે સરખાવી શકાય છે), જ્યારે રેનોલ્ડ્સ નંબર Re=Vav⋅L0/ν જટિલ Recr કરતા વધારે હોય છે, જ્યાં વાવ મુખ્ય પ્રવાહની ગતિ, અને ν એ કાઇનેમેટિક સ્નિગ્ધતા છે. બદલામાં, આ vortices, તેમના કારણે મોટી સંખ્યામાંરેનોલ્ડ્સ, નાશ પામે છે અને બીજા ક્રમના, નાના વિક્ષેપો પેદા કરે છે. આ કિસ્સામાં, વિક્ષેપમાંથી ઊર્જા સ્થાનાંતરિત થાય છે મોટું કદનાના વિક્ષેપો માટે. જ્યારે વિક્ષેપનો રેનોલ્ડ્સ નંબર Re=V⋅l/ν ક્રિટિકલ નંબર Recr સુધી ઘટે છે ત્યારે l નાના અને નાના કદના વમળોનું નિર્માણ અટકે છે, જ્યાં V એ l કદના વમળોની ગતિવિધિની ગતિ છે. ન્યૂનતમ કદના વિક્ષેપ સ્થિર હોય છે અને વધુ ક્ષીણ થતા નથી, અને તેમની ઉર્જા ઘર્ષણ દળોને દૂર કરવામાં ખર્ચવામાં આવે છે અને સીધી ગરમીમાં ફેરવાય છે.

ટર્બ્યુલન્સ સ્પેક્ટ્રમમાં સ્થિર સ્તરીકરણના કિસ્સામાં, અશાંતિ ઊર્જાનું સંક્રમણ સંભવિત ઊર્જાવિરૂદ્ધ વમળના કામના પરિણામે સ્તરીકરણ આર્કિમીડિયન બળટકાઉ સ્તરીકરણ.

અસ્થિર સ્તરીકરણ ચોક્કસ આવર્તન શ્રેણીમાં અશાંતિ ઊર્જામાં વધારો તરફ દોરી જાય છે.

ઉષ્ણતામાન વ્યુત્ક્રમ સ્તરોનું અસ્તિત્વ, તેમજ તાપમાનમાં તીવ્ર ઘટાડા સાથેના સ્તરો, તોફાની ઊર્જાના વધેલા મૂલ્ય સાથે છે.

સજાતીય વાતાવરણમાં પ્રચારની તુલનામાં, વિજાતીય વાતાવરણમાં દેખાય છે વધારાના સ્ત્રોતોરેડિયેશન, જેની તીવ્રતા પ્રાથમિક ક્ષેત્ર દ્વારા સંપૂર્ણપણે નક્કી કરવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો, જેમણે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની અસંગતતાઓને ખસેડીને વેરવિખેર થવાનો અનુભવ કર્યો છે, તે વિશે માહિતી ધરાવે છે અભિન્ન પરિમાણો હવાની હિલચાલવાતાવરણમાં

જેમ જાણીતું છે, વરસાદમાં રેડિયો તરંગોનું મહત્તમ એટેન્યુએશન MM તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં જોવા મળે છે. એટેન્યુએશન બે મિકેનિઝમ્સને કારણે છે: વરસાદના ટીપાના જથ્થામાં તરંગ ઊર્જાનું શોષણ અને ટીપુંમાંથી બાહ્ય અવકાશમાં રેડિયેશનનું વિવર્તન.

વરસાદમાં રેડિયો તરંગોના એટેન્યુએશન અને સ્કેટરિંગ ગુણાંકની ગણતરી દર્શાવે છે કે વરસાદમાં મિલિમીટર તરંગોનું એટેન્યુએશન સમાન રીતેટીપાંના જથ્થામાં તરંગ ઊર્જાના શોષણ અને ટીપાં પર ઘટના તરંગના વિવર્તન સ્કેટરિંગ બંનેને કારણે છે, અને આ સંબંધ (શોષણ અને છૂટાછવાયા વચ્ચે) વ્યવહારીક રીતે તરંગલંબાઇ (IMV શ્રેણીમાં) પર આધારિત નથી અથવા વરસાદની તીવ્રતા પર અથવા ટીપાંના કદના સ્પેક્ટ્રમ પર.

SM તરંગ શ્રેણીમાં, તેનાથી વિપરિત, એટેન્યુએશન મુખ્યત્વે શોષણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, અને સ્કેટરિંગની ભૂમિકા વધતી જતી તરંગલંબાઇ સાથે, વરસાદની તીવ્રતામાં ઘટાડો સાથે ઘટે છે અને ટીપું કદના વિતરણના પ્રકાર પર આધાર રાખે છે.

ટ્રોપોસ્ફેરિક રીફ્રેક્શન એ GLONASS/GPS માપમાં ભૂલોના મુખ્ય સ્ત્રોતોમાંનું એક છે. તબક્કાની ઝડપ મોજું આગળટ્રોપોસ્ફિયરમાં, જેનું રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ એકતા કરતા વધારે છે, તે શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ કરતા ઓછું છે, પરિણામે NES ના ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિગ્નલની "ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક" લંબાઈ "ભૌમિતિક" કરતા લાંબી બને છે. . ટ્રોપોસ્ફેરિક રીફ્રેક્શન 2.0 - 2.5 મીટરના ક્રમની સ્યુડો-રેન્જ માપનમાં ભૂલ રજૂ કરે છે અને તે એલિવેશન એંગલના કોસેકન્ટ સાથે લગભગ વધે છે અને સેટેલાઇટના એલિવેશન એંગલ પર 20 - 28 મીટરના મૂલ્ય સુધી પહોંચી શકે છે. 5°ની ક્ષિતિજ ઉપર ઉપગ્રહ. તેથી, કોડ અને વાહક તબક્કા દ્વારા સ્યુડો-રેન્જ માપનની સ્વીકાર્ય ચોકસાઈ પ્રાપ્ત કરવા માટે, GLONASS/GPS SRNS નો ઉપયોગ કરીને તમામ પ્રકારના માપમાં ટ્રોપોસ્ફિયરના પ્રભાવને ધ્યાનમાં લેવું અને તેને દૂર કરવું જરૂરી છે.

ટ્રોપોસ્ફિયર એ બિન-વિખેરતું માધ્યમ છે, એટલે કે, ટ્રોપોસ્ફિયરમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિગ્નલના પ્રસારની ગતિ અને પ્રત્યાવર્તન ઇન્ડેક્સ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિગ્નલની આવર્તન પર આધારિત નથી, જેના પરિણામે ટ્રોપોસ્ફેરિક રીફ્રેક્શન પર આધાર રાખતો નથી. વાહક આવર્તન, આવર્તન L1, L2 પરના માપના સંયોજન દ્વારા બાકાત નથી અને સમાન રીતે સ્યુડોરેન્જ અને કોડ દ્વારા અને વાહક તબક્કા દ્વારા માપનને અસર કરે છે.

શુષ્ક વાતાવરણ કુલ ઉષ્ણકટિબંધીય રીફ્રેક્શનમાં આશરે 90% ફાળો આપે છે અને તેનો ઉપયોગ કરીને 0.05 મીટરની અંદર મોડેલ કરી શકાય છે. સપાટીનું દબાણઅને તાપમાન. વિવિધ મોડેલોશુષ્ક વાતાવરણ કાયદા પર આધારિત છે આદર્શ વાયુઓ; આ મોડેલો શુષ્ક સ્તર માટે ટ્રોપોસ્ફિયર વિઘટન તરીકે ગોળાકાર સ્તરોનો ઉપયોગ કરે છે. ભીના ઘટકનું મોડેલ બનાવવું વધુ મુશ્કેલ છે, કારણ કે પાણીની વરાળનું ચોક્કસ અનુમાન અને મોડેલિંગ કરી શકાતું નથી. પણ સાથે સામાન્ય સ્થિતિઉષ્ણકટિબંધીય પરિસ્થિતિઓમાં પાણીની વરાળના મર્યાદિત સ્ત્રોતો છે, ઘણીવાર સ્વરૂપમાં પ્રવાહી પાણી. તેથી આ પાણીના સ્ત્રોતવરાળ, નીચલા વાતાવરણમાં ઉથલપાથલ સાથે, પાણીની વરાળની સાંદ્રતામાં ભિન્નતાનું કારણ બને છે જે સમય અથવા અવકાશમાં સહસંબંધિત નથી. પૃથ્વી પરથી સપાટીના માપન પરથી આ ભિન્નતાઓની ચોક્કસ આગાહી કરી શકાતી નથી. સદનસીબે, "ભીનું" યોગદાન કુલ ઉષ્ણકટિબંધીય રીફ્રેક્શનના લગભગ 10% જેટલું છે. પાણીની વરાળની પરિવર્તનશીલતા હોવા છતાં, ઘાતાંકીય વર્ટિકલ પ્રોફાઇલ બનાવીને તેનું મોડેલ બનાવવાની એક રીત છે. ભીના સ્તરની ઊંચાઈ આશરે 12 કિમી છે. ભીનું વિલંબ આશરે 5 - 30 સે.મી.

સિમ્યુલેશન દ્વારા, સરેરાશ ચોરસ ભૂલસ્યુડોરેન્જની વ્યાખ્યા ઘટાડીને 2 - 5 સેમી કરવામાં આવે છે.

રેડિયો સિગ્નલો, વાતાવરણમાં પ્રચાર કરતી વખતે, અવરોધોનો અનુભવ કરે છે, પરિણામે તેઓ વિલંબિત થાય છે અને થોડી વાર પછી પૃથ્વી (રિસીવર) સુધી પહોંચે છે. તે કહેવું સરળ છે કે રેડિયો સિગ્નલોનો માર્ગ સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

S=∫cdt=∫c/vds=∫s(n) ds (5.1)

જ્યાં S - ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેન્જ (સ્યુડો-રેન્જ), m; ds - પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક શ્રેણી, m; c - શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ગતિ, m/s; v – માધ્યમમાં રેડિયો તરંગોના પ્રચારની જૂથ ગતિ, m/s; n - રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ. આ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેન્જ અથવા સ્યુડો-રેન્જ હંમેશા ભૌમિતિક રેન્જ કરતાં મોટી હોય છે.

વાતાવરણમાં રેડિયો સિગ્નલોના કુલ વિલંબમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે: આયનોસ્ફેરિક, ટ્રોપોસ્ફેરિક, સમય માપન શિફ્ટ, પદ્ધતિસરની ભૂલઅને રેન્ડમ ભૂલ.

રેડિયો સિગ્નલોના વિલંબનું કારણ એ છે કે વાતાવરણમાં વિવિધ સ્તરો હોય છે શારીરિક લાક્ષણિકતાઓતેથી, રેડિયો તરંગોનું વક્રીભવન દરેક સમયે થાય છે. ફોર્મ્યુલા (5.1) થી તે સ્પષ્ટ છે કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેન્જ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ પર આધારિત છે.

રેડિયો સિગ્નલોનો ઉષ્ણકટિબંધીય વિલંબ એ હવામાનશાસ્ત્રીઓ માટે સૌથી વધુ રસ ધરાવે છે કારણ કે તે આપે છે નવી તકવાતાવરણની ભેજની સામગ્રી વિશે માહિતી મેળવવી. આ પ્રકરણ આવરી લે છે સૈદ્ધાંતિક આધારઅને કાર્યમાં GNSS ઉપગ્રહોમાંથી પ્રાપ્ત થયેલા રેડિયો સિગ્નલોનો ઉપયોગ રિમોટ સેન્સિંગજળ વરાળ, તેમજ હાઇડ્રોડાયનેમિક ફોરકાસ્ટ સિસ્ટમ્સમાં ડેટા એસિમિલેશનના હેતુ માટે GNSS રીસીવરોના નેટવર્કનો ઉપયોગ કરીને પાણીની વરાળને માપવાની નવી પદ્ધતિ અમલમાં મૂકવાની શક્યતા.

નીચેની અભિવ્યક્તિ વાતાવરણ માટે સાચી છે:

જ્યાં N એ N-એકમોમાં રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ છે; શુષ્ક હવા માટે એન-એકમોમાં એનડી રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ છે; Nv એ પાણીની વરાળ માટે N-એકમોમાં રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ છે.

સૂકી હવા માટે એન-એકમોમાં રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની ગણતરી સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે:

Nd=k1⋅P d /(T⋅Zd) (5.7)

જ્યાં k1 ચોક્કસ ગુણાંક છે, જે 7.76·10 -1 K/Pa ની બરાબર છે; P d - શુષ્ક હવાનું દબાણ, Pa; ટી - શુષ્ક હવાનું તાપમાન, K; Zd શુષ્ક હવાનું સંકોચન પરિબળ છે.

પાણીની વરાળ માટે એન-એકમોમાં રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સની ગણતરી સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે: Nv= ⋅Zv −1 (5.8)

જ્યાં k2 એ ચોક્કસ ગુણાંક છે, જે 7.04·10 -1 K/Pa ની બરાબર છે; k3 – ચોક્કસ ગુણાંક, 3.776 10 -1 K 2 /Pa ની બરાબર; e – પાણીની વરાળનું આંશિક દબાણ, Pa; ટી - હવાનું તાપમાન, K; Zd −1 - પાણીની વરાળ સંકોચનક્ષમતા પરિબળ.

શુષ્ક હવા અને પાણીની વરાળના સંકોચનક્ષમતા પરિબળોની ગણતરી નીચેનામાંથી કરી શકાય છે પ્રયોગમૂલક સૂત્રો:

Zd −1 =1+Pd⋅

Zv −1 =1+e⋅⋅[−2.37321⋅10 −3 +2.23366T −1 −710.92T −2 +7.75141⋅10 4 T −3 ]

તે જાણીતું છે કે કોઈપણ ગેસ માટે નીચેની સમાનતા ધરાવે છે:

Pi=Zi⋅ri⋅Ri⋅Ti (5.11)

જ્યાં Pi એ i-th ગેસનું દબાણ છે, Pa એ i-th ગેસનું સંકોચનીય પરિબળ છે; ri – i-th ગેસની ઘનતા, kg/m3; Ri – i-th ગેસનો ગેસ કોન્સ્ટન્ટ, J/kg K; Ti - i-th ગેસનું તાપમાન, K.

રેડિયો સિગ્નલોનો વર્ટિકલ હાઇડ્રોસ્ટેટિક વિલંબશુષ્ક વાતાવરણીય હવાના ઊભી સ્તંભમાં રેડિયો સિગ્નલો કેટલો સમય વિલંબિત થાય છે તે દર્શાવે છે

રેડિયો સિગ્નલો (5.34) ના ઊભી ભીના વિલંબના વર્ણન પરથી તે સ્પષ્ટ છે કે સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને સરેરાશ ભારિત તાપમાન નક્કી કરવું જરૂરી છે તે સમજવું મુશ્કેલ નથી કે સરેરાશ "ભારિત" તાપમાન પ્રાદેશિક પાત્ર ધરાવે છે, એટલે કે , તે વિવિધ પ્રદેશો માટે અલગ હશે. સરેરાશ ભારિત તાપમાન પ્રાપ્ત થાય છે પ્રાયોગિક રીતે, એટલે કે, રેડિયો સાઉન્ડિંગ ડેટાનો ઉપયોગ કરીને અને નીચે પ્રમાણે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે: T m =a t +b t ⋅T 0 (5.43)

રેડિયો સિગ્નલોની ઊભી ભીની વિલંબ વાતાવરણમાં પાણીની વરાળની ભેજ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.તેથી, તેના નિર્ધારણની ચોકસાઈ રેડિયો સિગ્નલ વિલંબના ભીના ભાગને નિર્ધારિત કરવાની ચોકસાઈ પર આધારિત છે. અમે પ્રકરણ 4 માં ચર્ચા કરી છે કે ભીના વિલંબ એ ઉષ્ણકટિબંધીય વિલંબના માત્ર 10% છે, અને રેડિયો સિગ્નલોના હાઇડ્રોસ્ટેટિક વિલંબને નિર્ધારિત કરવું ભીના વિલંબની ચોકસાઈમાં મોટી ભૂમિકા ભજવે છે. આકૃતિ 5.6 કુલ ઉષ્ણકટિબંધીય વિલંબના દરેક ઘટકનું યોગદાન દર્શાવે છે. તે જોઈ શકાય છે કે ત્યાં મુખ્યત્વે હાઇડ્રોસ્ટેટિક વિલંબ છે, જે મુખ્યત્વે દબાણ પર આધાર રાખે છે. તે જોવાનું અમારા માટે મુશ્કેલ નથી મહત્તમ મૂલ્યોભીના વિલંબ એ ઉષ્ણકટિબંધીય અને હાઇડ્રોસ્ટેટિક વિલંબ વચ્ચેના તફાવતની મહત્તમતાને અનુરૂપ છે, જે અમને આકૃતિ 5.7માંથી સ્પષ્ટપણે જોઈ શકાય છે. રેડિયો સિગ્નલોનો મહત્તમ ભીનો વિલંબ 14 સે.મી.થી વધુ છે, અને ન્યૂનતમ લગભગ 2 સે.મી.

આંકડા 5.9, 5.10 અને 5.11નું વિશ્લેષણ કર્યા પછી, અમે કહી શકીએ કે ભીના વિલંબ વધુ હદ સુધીપર આધાર રાખે છે વાતાવરણ નુ દબાણઅને પાણીની વરાળનું આંશિક દબાણ, કારણ કે હાઇડ્રોસ્ટેટિક વિલંબ મુખ્યત્વે સપાટીના દબાણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે તેથી, સપાટીના દબાણ પર ભીના વિલંબની અવલંબન છે;

કરેલા વિશ્લેષણો પરથી, અમે એવા નિષ્કર્ષ પર આવી શકીએ છીએ કે નેવિગેશન રીસીવરનો ઉપયોગ કરીને પાણીની વરાળના રિમોટ સેન્સિંગની પદ્ધતિથી વ્યક્તિ વાતાવરણમાં જળ વરાળનું અભિન્ન પ્રમાણ સારી ચોકસાઈ સાથે નક્કી કરી શકે છે. તેથી, તે ખૂબ જ વ્યવહારુ મહત્વ ધરાવે છે, કારણ કે પાણીની વરાળના અભિન્ન જથ્થાના જ્ઞાનને હાઇડ્રોડાયનેમિક મોડલ્સના પ્રારંભિક ડેટાની ગુણવત્તામાં સમાવવામાં આવશે, જે આગાહીને સ્પષ્ટ કરે છે. આ પદ્ધતિ ઝડપી છે અને અન્ય પદ્ધતિઓ કરતાં તેના ઘણા ફાયદા છે. આ પાણીની વરાળ માપનના સરળ અમલીકરણમાં આર્થિક મહત્વમાં રહેલું છે. અને સૌથી અગત્યનું, તે તમને ટૂંકા સમય અંતરાલ સાથે પાણીની વરાળની અભિન્ન માત્રા નક્કી કરવાની મંજૂરી આપે છે.