PRÁCTICA ESPECIAL
Desviación de los rayos solares a
través de la atmósfera
Parreño, Ma. Alejandra
Objetivos:
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Simular el recorrido de rayos solares a través de la atmósfera
terrestre
Encontrar una relación entre el angulo real de incidencia de los
rayos y el aparente captado por un observador en la Tierra
Refracción atmosférica : es
el fenomeno por el cual un rayo
al atravesar las distintas capas
de la atmosfera, cambia su
angulo de incidencia. Esto se
debe a que los progresivos
cambios de temperatura y
Presión a distinta altura hacen
variar el indice de refraccion .
Uno de los efectos de esto es que el sol, estrellas y planetas
lejanos se ven con una desviación aparente en su posición.
Relacion
existente
entre q real y
d aparente
Para poder analizar este fenomeno es necesario una clara
comprensión de las capas atmosfericas y la variación del indice
de refracción con la altura
Formula que deviene de la Ley de Edlen y de Snell
(válida para aire seco) (empirica y de ahi las constantes)
Ley de Snell
Un modelo de atmosfera ampliamente utilizado para
analizar la variación de P y T con la altura es el U.S.
Standard Model según el cual:
1) Troposfera
2) Tropopausa y Estratosfera
Temperatura en funcion de altura
Presión en funcion de altura
Metodología y Resultados
En primer lugar se reprodujo la variación de Temperatura, Presión e índice
de refracción en las primeras dos capas de la atmósfera
Indice de refracción en funcion de la altura
Metodología y Resultados
En segundo lugar se integraron esos resultados bajo el mismo modelo
matemático utilizado anteriormente de tal manera de obtener una relación
entre el ángulo real en la posición del sol y el ángulo aparente en el que lo
ve un observador.
Se realizó este proceso para distintos ángulos aparentes de modo de
confeccionar una tabla con los datos obtenidos.
Discusión de resultados
1. Los gráficos de temperatura, presión e índice de refracción en
función de altura arrojaron un resultado esperado de acorde al
modelo planteado.
• La temperatura baja progresivamente durante la
troposfera y se mantiene constante durante la
estratosfera; un efecto similar pero con un
decrecimiento logarítmico en lugar de lineal se observa
en el grafico de presión.
• El índice de refracción disminuye desde el nivel del mar
hasta la estratosfera acercándose a n=1 característico
del espacio vacío.
2. El cálculo del Angulo real no dio valores físicamente
interpretables, puesto que los ángulos reales tienen un orden
absolutamente distinto del utilizado como Angulo de
incidencia.
Apreciaciones finales
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Causas posibles de error en el calculo del angulo:
- Errores en las constantes utilizadas
- Errores en las unidades de las constantes
(no se encontraban totalmente explicitas en el paper científico
utilizado como referencia de modo que hubo que buscarlas en
fuentes distintas a la que realizo la simulación en primera
instancia
De tener más tiempo y llegar a una relación Angulo realaparente válida, se podría hacer en el futuro una interpretación
matemática de la desvirtuación del tamaño de la fuente
emisora de luz al atravesar distintos índices de refracción. Este
estudio sería complementario al presente y ayudaría a una
mejor comprensión del fenómeno de difracción en la
atmósfera.
Yapa!
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Otro de los efectos mas estudiados de la refracción atmosferica
es el flash verde.
La razon del flash verde es la luz se mueve mas lento en capas
de aire mas bajas (que son las mas densas) que en las menos
densas que son las superiores. Entonces los rayos se curvan con
la curvatura de la Tierra.
La frecuencia de luz verde es
una de las mas altas y se
curva mas que las
frecuencias mas bajas (rojas
o naranjas).
Entonces cuando la
curvatura de la tierra ya
impide que las rojas se vean,
solo quedan las verdes por
un corto periodo de tiempo; el
sol se ve verde.
http://www.youtube.com/watch?v=RaMg6L67G2Y
Link a video de atardecer en St. Lucía
Agradecimientos (en orden alfabético por apellidos)
León Aldrovandi
Yann Guardincerri
Iván Sánchez García
Guillermo Solovey
Javier Tiffenberg
Bibliografía Principal
Flatness of the setting Sun, Z. N´eda and S.
Volk´an, Babe¸s-Bolyai University, Dept. of
Physics, RO-3400, Cluj, Romania
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