Flexión de radiación electromagnética en la Tierra

La mayoría de los artículos dicen que una onda de radio puede propagarse más allá del horizonte porque la ionosfera (y la Tierra misma) la refleja.

Pero, ¿las ondas de radio también se doblan de acuerdo con la curvatura de la Tierra debido a la gravedad y se transmiten más allá del horizonte sin necesidad del efecto de rebote?

Sí, lo hacen, pero el efecto es extremadamente pequeño y no se puede medir con la radio normal. Algunas de las mejores pruebas de la validez de la relatividad general provienen de experimentos de retardo de tiempo en el sistema solar. Estos experimentos no pueden medir la curvatura del espacio-tiempo directamente, pero pueden medir los retrasos de las señales de radio que se envían a través del sistema solar (normalmente es un experimento de radar de Venus o un retraso de tiempo de una sonda planetaria). Alrededor de la Tierra, el sistema GPS también puede detectar estas derivaciones a partir de una métrica plana.
Entonces, las ondas de radio se desvían un poco. Pero, ¿es esto suficiente para seguir la curvatura de la Tierra? Sin tener en cuenta la atenuación, ¿podría continuar la misma señal en una "órbita" constante alrededor del planeta? :-)
Exacto, hay flexión pero es muy pequeña. Ahora, si desea observar una gran flexión, debe observar la propagación de las ondas de radio o la luz (!) alrededor de un agujero negro. Hollywood acaba de lanzar un hermoso efecto especial en "Interstellar" que muestra cómo se ve esa flexión. Eso es lo que la fuerte gravedad hace también con las ondas de radio, y los astrónomos están buscando este tipo de señales en todo el universo, con radiotelescopios y con observaciones ópticas. Busque "lentes débiles" y "lentes fuertes", que son los términos que describen la curvatura de las señales alrededor de un objeto pesado.
Hay una flexión significativa de la difracción. Vea este tutorial mike-willis.com/Tutorial/PF7.htm , o busque el efecto del filo de la navaja.

Respuestas (1)

Calcular la trayectoria que sigue un rayo de luz en un campo gravitatorio es un asunto complicado, pero para el caso especial de un rayo de luz que viene del infinito y se escapa al infinito, existe una fórmula aproximada conveniente para el ángulo, θ , el rayo de luz se desvía:

Desviación

θ ≈ 4 GRAMO METRO r 0 C 2

Dónde METRO es la masa del objeto que se desvía y r 0 es la distancia de máxima aproximación. Si alimentamos la masa de la Tierra y establecemos r 0 al valor más pequeño que puede tener (el radio de la Tierra) obtenemos una deflexión de θ ≈ 2.8 × 10 − 9 radianes, o sobre 0.0000002 grados

Entonces, la desviación gravitacional de cualquier onda electromagnética de la Tierra es completamente despreciable.

También acabo de notar esto: [¿Las ondas electromagnéticas siempre se mueven en línea recta?] ( physics.stackexchange.com/questions/93243/… ) donde mencionan "rayos circulantes" que describen el fenómeno de los rayos que se doblan a lo largo de la curvatura de la tierra. ¿Alguna idea?
@ChaimKut: la flexión de los rayos de luz mencionados en la pregunta que vincula se debe a un gradiente de índice de refracción. Es la misma física que hace que la luz visible sea desviada por una lente o un prisma.
Flexión de radiación electromagnética en la Tierra
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