電波は、＜大気の屈折率の状態によって地表方向に曲げられてしまうことがある＞のですか？

気象の解説に下の説明がありました。

＜本来は上空を直進するはずの電波が、大気の屈折率の状態によって地表方向に曲げられてしまうことがある。「異常伝搬」と呼ばれる現象で、電波が地表面や地表の構造物などに当たって反射すると、降水がないところに強いエコーが現れる場合がある。＞

電波は、＜大気の屈折率の状態によって地表方向に曲げられてしまうことがある＞のですか？
　（音の伝搬は、空気に関係するようですが）

No.6 回答者： tknakamuri 回答日時： 2020/09/09 13:34

ANO1 さんの電離層の話は VHF帯のスポラデｘックE層(Ｅスポ)とかの話でしょうね。

気象レーダは、最も低い周波数帯が Sバンド(3GHz～)なので、電離層の影響を
受けないでしょう。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
電離層種と周波数との関係なのですね。

お礼日時：2020/09/09 18:27

No.5 回答者： joshua01 回答日時： 2020/09/04 21:16

こんにちは。

屈折率・・・と言われてもなかなか難しいですね。
ちょっとひねってみて次のような説明ではいかがでしょう。

ポイントは、「空気の状態で「静電気の伝わり方」が変わるため、電波が曲がる」

空気中でも真空中でも、電線もないのに飛んでいく電波。
そもそもこの仕組みを説明するのはなかなか難しいですが、次のような説明方法もあります。
「磁力は釘などをひきつける。静電気は髪の毛などを引き付ける。両者とも電線がなくても伝わるが、普通は数cmくらいしか伝わらない。でも、ある工夫をすると磁力と静電気が互いに助け合って電線なしで遠くまで伝わるようになる。これが電波。」

このとき、電波は電線が必要でないばかりでなく、真空であろうが空気があろうがほとんど影響受けずに飛んでいきますが、実は、電波のもとになるこれら２つの力のなかでも磁力（磁界）はほぼ全く空気の影響を受けないのに比べて、静電気（電界）はわずかながら影響を受け、その度合いは、空気の温度、圧力（密度）、湿気（湿度）などで微妙に左右されます。
例えば、空気の圧力を1/100（ほとんど真空）にすると、髪の毛を引き付ける力（静電気の引力）は、0.05%だけ弱まりますが、このような、静電気を伝える能力の度合いを、「誘電率」と呼びます。
（なお、例えばプラスチックの多くは何と２倍から５倍くらい強く伝えます）

もちろん、空気の状態だけのとき、髪の毛の引力でさえそのようなほんのわずかの差であるなら、電波や電波の一種である光の通過では普通はまったく気づくことができません。
しかし、遠くから飛んでくる電波や光では人間でも気づける現象につながることがあります。
　例えば他の方の回答にも示されている「蜃気楼」。
　海の向こうの100km離れた緑の島は、丘の上から見ても水平線に隠れて見えませんが、
特別の気象条件のもとでの海面の気温の揺らぎなどで大気の誘電率にムラが生じると光や電波についての速度のムラになって、片車輪だけわずかにブレーキのかかった車のように
少しずつカーブしてしまい、ふだんだったら、空しく宇宙へ飛んで行ってしまう島からの緑の光がわずかずつ曲げられて遠方で地上に戻り、その結果、遠方の思わぬ場所で緑が見える・・・ということになります。
（これを別の視点で見れば、100kmに対して0.1%の影響で、あたかも島全体が100mくらい高くなったのと同じになり、水平線から見えるようになる・・・とも言える）
なお、このような現象は、光では「蜃気楼」ですが、電波の世界では「ダクト性伝搬」と呼ばれて、普段だったら水平線（地表面）が邪魔で電波が飛ばないような距離でも
突然電波が届くようになる現象を指します。
　電波の実験を楽しむアマチュア無線家などはこれを楽しみにしていて、蜃気楼が見えるという情報があると無線機のスイッチを入れて実験を始めるという人たちもいますが、
水平線で電波がさえぎられる特徴を利用して同じ周波数を各地で使うことで効率を上げている放送局や携帯電話の世界のプロにとっては互いに突然の妨害電波になってしまいますので、蜃気楼の発生にびくびくしている人もいます。

なお、空気の圧力や温度は「音」にも微妙な影響を与えますが、音は空気そのものの圧力のゆらぎなので、電波とは関係がなく、さらに、「電離層」は、空気の粒が原因となって電波を曲げる点で「ダクト伝搬」に似ていますが、「ダクト・・・」が濃い空気による高さ数Km程度までの「誘電率」に影響されるのに対し、「電離層」は、高さ100km以上のとても薄い空気が太陽放射線で電離し、いわば、空気そのものが電気を通すようになる・・・という現象で大きく異なっています。
（なお、「屈折率」は、しばしば光の曲がり方の性質の数値として使われますが、実は、根本では「誘電率」と同じ意味を持っていて換算することもできます）

さてさて、楽しくなってすっかり長くなってしまいましたがいかがでしょうか。
お役に立てば幸いです。

この回答へのお礼

ご丁寧な説明ありがとうございました。
＜電波の実験を楽しむアマチュア無線家などはこれを楽しみにしていて、蜃気楼が見えるという情報があると無線機のスイッチを入れて実験を始めるという人たちもいます＞ですね。　よく知ってっいる人は、妙な（褒め言葉です）楽しみがあるのですね。

お礼日時：2020/09/05 16:16

No.4 回答者： n556 回答日時： 2020/09/03 19:55

通常時でも、上空の方が大気が薄く、誘電率が下がるので、電波は速くなります。

そのため少し地表面に向けて曲がります。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
＜通常時でも＞＜少し地表面に向けて曲がります。＞のですね。

お礼日時：2020/09/05 16:18

No.3 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2020/09/03 18:56

水槽に水を油を入れて、光を照射すると曲がる。

また、水の入った水槽に上斜めから光を当てると、水面で屈折する。
小学校の実験でやった筈。

光は進む触媒の密度が違う面で屈折する。

光も電波も同じ電磁波だよ。
光が曲がれば電波だって曲がる。同じものなんだから（違いが波長）

空気の密度の違う層が重なってれば、光も電波もx線も曲がるワケ。

この回答へのお礼

早速の御回答ありがとうございます。
思い出しました、水槽の実験を。
＜光が曲がれば電波だって曲がる。＞ですね。

お礼日時：2020/09/04 11:15

No.2 ベストアンサー 回答者： tknakamuri 回答日時： 2020/09/03 18:11

まあ、光でさえ異常伝搬(蜃気楼とか)するのだから

マイクロ波のレーダー波が曲がっても
不思議は無いと思う。

ちょっと調べてみたけど、地表の方が上空より温度が低くなる、所謂
逆転層が出来ると、蜃気楼が出たり、電波の異常伝搬が
起きるらしいです。

逆転層にはいろいろな成因があるけど、冬の夜の放射冷却に伴って
地表が急に冷えるなどして、稀に起こるらしいです。

この回答へのお礼

早速の御回答ありがとうございました。
思い出させて頂いたのですが、光では＜蜃気楼＞がありますね。
電波だって有りえますよね。

お礼日時：2020/09/04 11:12

No.1 回答者： lv4u 回答日時： 2020/09/03 17:28

アマチュア無線の書籍では、電波の異常伝番は大気のせいじゃあなくて、上空の電離層によって反射するためって書かれていました。

また、地面やビルなどの構造物でも反射しますね。
大気の屈折率の差によって電波が曲がるかもしれませんが、そういう記述を目にしたことありません。

この回答へのお礼

早速の御回答ありがとうございます。
１．＜上空の電離層によって反射＞ですね。
２．＜構造物でも反射＞ですね。
以上なら。不肖私も聞いたことがあります。

お礼日時：2020/09/03 18:05