Atmosferik etkiler

5.2.15.1. Atmosferik emme (atmospheric absorbsion)

Boş uzayda hareket eden radar dalgaları ilerlerken, küresel yayılma tarafından zayıflatılmalarına rağmen yayılma ortamı tarafından emilmezler. Dünya atmosferinde ve materyal parçacıkları içeren diğer yayılma ortamlarında, ilave kuvvetten düşürmeye veya zayıflatmaya sebep olan bazı dalgaların emilmesi mevcuttur.

Dünya atmosferindeki emmeye, oksijen ve su buharı molekülleri sebep olurlar. Su buharı molekülü ve oksijen içeriği, atmosferde önemli ölçüde değişir. Düşük oranlı bir nemle açık bir günde emilme yoluyla olan kayıp, yağmurlu bir gündekine nazaran daha az olur. Atmosferik kayıpların hesaplanması ayrıntılıdır, en iyisi bu hesaplamayı sistem bilgisayarına bırakmaktır. Frekanstaki değişmeler, aynı atmosferik şartlarda kayıpların miktarını da değiştirir. Atmosferik zayıflatma, radar frekans spektrumunun alt kısmında ihmal edilse bile, X bandının üzerindeki frekanslarda büyük önem taşımaktadır. Hatta kullanılan radar frekanslarının üst sınırını tayin eden de bu zayıflatma miktarıdır. Daha yüksek irtifalarda atmosfer daha ince olduğundan dolayı gönderilen dalganın irtifa açısındaki bir değişme, daha yüksek açıyla daha az emme hasıl eden emilmenin miktarı da değişir.

5.2.15.2. Kırılma (refraction)

Elektromanyetik dalga cepheleri boş uzayda ışık hızında düz hatlar halinde hareket ederler, ama atmosferin kırılma indisi elektromanyetik dalga cephesinin hem hareket yönünü hem de hızını etkiler. Hız ve mesafeyi hesaplamak amacıyla dünya atmosferinin kırılma indisinin 1’e eşit olduğu kabul edilir. Buna karşılık kırılma indisi, deniz seviyesinde 1.0003 ve yükseklik arttıkça 1’e doğru azalır.

İster doğrudan isterse yansıyan olsun atmosferdeki elektromanyetik enerji tarafından izlenen yol, genellikle hafifçe kıvrımlıdır ve hız, tüm kırılma indisini etkileyen sıcaklık, atmosfer basıncı ve atmosferde mevcut su buharının miktarı tarafından etkilenir. Yükseklik arttıkça normal atmosfer şartlarında bu etkilerin birleşik etkileri,

sinyal hızında küçük aynı oranlı artışa sebep olur. Hızdaki bu artış, Şekil 5.17’de gösterildiği gibi, seyahat yolunun hafifçe aşağı doğru kıvrılmasına sebep olur. Aşağı doğru kıvrım, Şekil 5.18’deki çizimle gösterildiği gibi dünyaya teğet bir hattın ilerisine radar ufkunu uzatır.

Aşağı doğru kıvrımın neticesi, Şekil 5.17’deki AB hattının kullanımıyla çizimle gösterilebilir. AB hattı, B noktasından daha yüksek irtifadaki A noktasıyla bir dalga cephesinin yüzeyini temsil eder. AB dalga cephesi A'B' tarafından temsil edilen noktaya hareket ederken, A ve A' daha büyük irtifada oldukları için A ve A' deki hız, B ve B' deki hızdan daha büyüktür. Bundan dolayı, verilen bir zamanda dalga cephesinin üst kısmı, alt kısmından daha uzağa hareket eder. Dalga cephesi hareket ederken hafifçe ileri doğru sarkar. Enerji yayılımının yönü, bir dalga cephesinin yüzeyine daima dik olduğu için, öndeki dalga cephesi enerji yolunun aşağı doğru kıvrılmasına sebep olur.

Şekil 5.18 Atmosferik Kırılma Nedeniyle Radar Ufkunun Uzaması

Kırılma (refraction), dalgaların içinden geçtiği ortamdaki yoğunluk değişmesinin sebep olduğu elektromanyetik dalgaların eğilmesidir. Elektromanyetik kırılmanın görülebilir bir örneği, atmosferdeki ışığın su içine geçerken ışığın kırılması neticesinde sualtı nesnelerinin görünür yer değişimidir. Bu örneklerden yola çıkarak değişik maddelerin sebep olduğu kırılma veya eğilmenin derecesini gösteren bir kırılma indisi tesis edildi. Atmosferin yoğunluğu yükseklikle değiştiği için kırılma indisi, yükseklikle birlikte yavaşça azalan yönde değişir.

- Sıcaklık terslenmesi (temperature inversion)

Atmosferin sıcaklık ve nem içeriği, normal olarak yükseklikteki bir artışla aynı oranlı azalır. Buna karşılık belirli koşullar altında sıcaklık, yükseklikle ilk önce artar daha sonra düşmeye başlar. Böyle bir durum, Sıcaklık Terslenmesi (Temperature Inversion) olarak adlandırılır.

- Nem çökmesi (moisture lapse)

Okyanus üzerinde normalden daha önemli bir sapma olabilir. Çok geniş su kütlesinin yüzeyine yakın atmosfer, normal miktardaki nemden daha fazlasını içerebileceğinden, nem içeriği denizin hemen üzerindeki yüksekliklerde daha hızlı olarak azalabilir. Bu etki, Nem Çökmesi (Moisture Lapse) olarak bilinir.

- Kanallama (ducting)

Sıcaklık terslenmesi ve nem çökmesinin yalnız biri veya her ikisi birden atmosferin en düşük birkaç yüz feet’inin kırılma indisinde büyük bir değişmeye sebep olabilir. Sonuç, anormal durum içinden geçen radar dalgalarının büyük bir eğilmesidir. Böyle bir durumda artan eğilme, Kanallama (Ducting) olarak adlandırılır ve radar performansını büyük oranda etkileyebilir. Radar dalgalarının eğilme yönüne bağlı olarak radar ufku uzayabilir veya kısalabilir. Radar dalgaları üzerindeki kanallamanın etkisi Şekil 5.19’daki çizimle gösterilir.

Radar performansı üzerinde atmosferin diğer etkisi, havada asılı duran parçacıkların sebep olduğu etkidir. Su damlacıkları ve toz parçacıkları parçalanma yoluyla radar enerjisini emme, yansıtma ve parçalama yoluyla dağıtır ki çok az enerji hedefe çarpar. Sonuç olarak dönen eko daha küçüktür. Tüm etki, hava şartlarına bağlı olarak büyük oranda değişen kullanılabilen mesafedeki daralmadır. Daha yüksek frekanslı bir radar sistemi, yağmur ve bulutlar gibi hava şartlarından daha fazla etkilenir. Dünyanın bazı kısımlarında havada asılı duran toz, yüksek frekanslı radarın normal mesafesini büyük ölçüde etkileyebilir.

Şekil 5.19 Radar Dalgası Üzerindeki Kanallama Etkisi

5.2.16. Loblama (lobing)

Bazı durumlarda radar dalgaları hedefe doğrudan ve yerden yansıyarak iki ayrı yoldan varabilirler. Bu iki dalga, bağıl fazlarına bağlı olarak birbirlerini

kuvvetlendirebilir veya yok edebilirler. Bunun sonucu olarak ta eko sinyali, uzayda olabileceğinden daha kuvvetli veya daha zayıf olabilir. Bu olaya, Loblama (Lobing) adı verilir.

Lob, kulak memesi anlamına gelmektedir ve radar tarafından gönderilen elektromanyetik bimin boşlukta kapsadığı şekli işaret etmektedir.