Radar de Avião: o efeito Doppler no tráfego aéreo
No radar de controle de tráfego aéreo, as localizações momentâneas dos aviões são exibidas nas telas das torres de controlo. Com o efeito Doppler, também é possível mostrar a velocidade, o que ajuda a não exibir objetos imóveis, como edifícios ou colinas. (Supressão de alvos fixos)
Num radar de varredura rotativa, por exemplo, são emitidas ondas com um comprimento de onda na faixa de centímetros, mil vezes por segundo. Qual a distância percorrida pelas ondas de rádio num milésimo de segundo? Num segundo, 300.000 km; Num milésimo de segundo, portanto, 300 km.
Para obter um eco a 1.000 impulsos por segundo, um objeto não pode estar a mais de 150 km de distância, pois as ondas de rádio precisam percorrer o distância de ida e volta, o que leva pouco menos que um milésimo de segundo.
O princípio do Doppler-VOR
O Doppler-VOR (lê-se: vi-ou-ar) é um rádio farol de rotação particularmente precisa para o tráfego aéreo. Pode ser comparado a um farol para navios:
No farol, um holofote gira com uma determinada frequência e pisca quando aponta para norte. Pela frequência, pode-se identificar um determinado farol. Comparando o tempo entre a “marca norte” e o piscar do holofote, o navegador a bordo do navio pode determinar em que direção o navio está em relação ao farol. Pela intensidade da luz, pode-se estimar a distância e, juntamente com a direção do movimento do navio, determinar o curso do navio.
Um Doppler-VOR gera um feixe de rádio rotativo na faixa de frequências acima de 100 MHz e um sinal omnidirecional ao passar pela direção norte. Deste modo, obtém-se a direção exata para a estação VOR.
Além disso, o avião envia um sinal que é respondido pela estação em terra. A partir do tempo até o eco, determina-se a distância, e a partir do desvio de frequência causado pelo efeito Doppler, determina-se a velocidade (método DME). Assim, todas as informações importantes para a navegação (controle) do avião são determinadas.
Velocidade supersônica: efeito Doppler extremo
O aluno de Doppler, Ernst Mach, estudou o voo à velocidade do som (340 m/s = 1 Mach, cerca de 1.200 km/h):
Um avião que se mova em relação ao ar “comprime” a onda sonora na direção de voo. À medida que o avião se aproxima da velocidade do som, a frente de onda à sua frente condensa-se, formando o chamado “cone de Mach” (a “barreira do som”). Ao ultrapassa a velocidade do som, o avião rompe a barreira do som, produzindo um estrondo sonoro audível a quilômetros de distância.
Se um avião voa mais rápido que Mach 1, ou seja, a uma velocidade supersônica, só podemos ouvi-lo depois de ele ter passado. Uma bala de fuzil também voa mais rápido que o som (500 a 800 m/s).
Os aviões comerciais voam a velocidades até cerca de Mach 0.8, enquanto que aviões militares podem atingir velocidades de Mach 2 ou 3.
