כיצד פועל מכ"ם דופלר?

תגלית אחת המשמשת במגוון דרכים היא הגילוי אפקט דופלרלמרות שמבט ראשון התגלית המדעית נראית בלתי מעשית למדי.

אפקט הדופלר עוסק בגלים, בדברים שמייצרים אותם גלים (מקורות) והדברים שמקבלים אותם גלים (משקיפים). בעיקרון זה אומר שאם המקור והמתבונן נעים זה לזה, אז תדירות הגל תהיה שונה עבור שניהם. המשמעות היא שזו סוג של יחסות מדעית.

ישנם למעשה שני תחומים עיקריים שבהם הרעיון הזה ממונף לתוצאה מעשית, ושניהם הסתיימו עם הידית של "מכ"ם דופלר." מבחינה טכנית, מכ"ם דופלר הוא מה שמשמש "שוטרי רדאר" של קצין המשטרה לקביעת מהירות המנוע רכב. צורה אחרת היא מכ"ם דופסל-דופלר המשמש למעקב אחר מהירות משקעי מזג האוויר. בדרך כלל אנשים מכירים את המונח ממנו משתמשים בהקשר זה במהלך דיווחי מזג האוויר.

מכ"ם דופלר פועל באמצעות שליחת קרן של קרינה אלקטרומגנטית גלים, מכוונים לתדר מדויק, על עצם נע. (ניתן להשתמש ברדאר דופלר על אובייקט נייח, כמובן, אבל זה די לא מעניין אלא אם היעד זז.)

כאשר גל הקרינה האלקטרומגנטית פוגע בעצם הנע, הוא "מקפיץ" חזרה לעבר המקור, המכיל גם מקלט וגם את המשדר המקורי. עם זאת, מכיוון שהגל משתקף מהאובייקט הנע, הגל מוזז כפי שתואר על ידי ה- אפקט דופלר רלטיביסטי.

בעיקרון, הגל שחוזר לכיוון אקדח הרדאר מתייחס כאל גל חדש לחלוטין, כאילו הוא נפלט על ידי המטרה ממנו ניתק. היעד בעצם משמש כמקור חדש לגל חדש זה. כאשר הוא מתקבל באקדח, גל זה יש תדר שונה מהתדר כאשר הוא נשלח במקור לעבר המטרה.

מאז הקרינה האלקטרומגנטית היה בתדר מדויק כאשר הוא נשלח ונמצא בתדר חדש עם חזרתו, ניתן להשתמש בזה כדי לחשב את המהירות, vשל המטרה.

כשאתה צופה במזג האוויר, מערכת זו היא זו שמאפשרת תיאורים מתערבלים של דפוסי מזג האוויר, וחשוב מכך, ניתוח מפורט של תנועתם.

מערכת הרדאר Pulse-Doppler מאפשרת לא רק קביעת מהירות ליניארית, כמו במקרה של אקדח הרדאר, אלא גם מאפשרת חישוב מהירויות רדיאליות. זה עושה זאת על ידי שליחת פולסים במקום קרני קרינה. התזוזה לא רק בתדירות אלא גם במחזורי נשא מאפשרת לקבוע מהירות רדיאלית זו.

כדי להשיג זאת, יש צורך בשליטה זהירה במערכת הרדאר. המערכת צריכה להיות במצב קוהרנטי המאפשר יציבות של שלבי פעימות הקרינה. חסרון אחד לכך הוא שישנה מהירות מקסימאלית שמעליה מערכת ה- Pulse-Doppler אינה יכולה למדוד את המהירות הרדיאלית.

כדי להבין זאת יש לקחת בחשבון מצב בו המדידה גורמת לשינוי של הדופק לעבור 400 מעלות. מבחינה מתמטית זה זהה לתזוזה של 40 מעלות, מכיוון שהוא עבר מחזור שלם (360 מעלות מלאות). מהירויות הגורמות לתזוזות כמו זו נקראות "המהירות העיוורת". זוהי פונקציה של הדופק תדירות החזרה של האות, ולכן על ידי שינוי האות הזה מטאורולוגים יכולים למנוע זאת לחלקם תואר.

נערך על ידי אן מארי הלמנסטין, ד.