Irene Pérez Llorente Junio 2008 - Centro de Estudios Hidrográficos ...

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1.2. Propagación de las ondas electromagnéticas a través del hielo glaciar La radiación electromagnética es una oscilación de los campos eléctrico y magnético, perpendiculares entre sí, que se propaga en el espacio transportando energía (Hunt, 1980). Al generarse mutuamente no necesitan de ningún medio material para transmitirse. Figura 10. Componentes de una onda electromagnética. (Butler et al., 1990) La propagación de una onda electromagnética a través del vacío fue descrita por Maxwell (1864) mediante la siguiente ecuación: donde es la densidad de flujo magnético, la cantidad de campo eléctrico de una onda electromagnética, y y son la permitividad eléctrica y permeabilidad magnética medidas en el vacío. La velocidad de la luz en el vacío (c) viene dada por la siguiente expresión: Cuando las ondas se propagan a través de un medio material, cuya permitividad y permeabilidad son distintas a las del vacío, su velocidad es inferior a c y puede obtenerse a través de la ecuación (A. Pälli, 2003): Tabla 4. Velocidad de propagación de la luz a través de distintos medios (El liceo digital. Física, 2008 1 ). 1 Las fuentes consultadas de las que se desconoce la fecha de publicación llevan la fecha en la que se realizó la consulta. Medio Velocidad de la luz (m/s) Aire 299,912 Agua 224,900 Hielo 229,182 18
µ y ε se refieren a la permeabilidad magnética 2 y permitividad eléctrica 3 absolutas del medio. Su expresión es la siguiente: ; donde µr y εr son los valores relativos de estos parámetros. La permeabilidad y permitividad provocan una atenuación en los campos magnéticos y eléctricos de las ondas que se propagan a través de un medio. Dado que la respuesta magnética de la mayor parte de los materiales (la nieve y el hielo entre ellos) es despreciable, la absorción depende principalmente de la conductividad 4 y permitividad dieléctrica del medio. La respuesta de los materiales a la aplicación de campos eléctricos no es instantánea, sino que existe una diferencia de fase que depende de la frecuencia. Por esta razón la permitividad y conductividad aparentes ( y ), que describen el comportamiento de los conductores dieléctricos, se expresan a través de funciones complejas: , y son los valores reales efectivos y están relacionadas con la energía almacenada en el medio; y son las partes imaginarias, y hacen referencia a la disipación o pérdida de energía en el medio; j = √-1. La conductividad y permitividad se relacinonan entre sí a través de la frecuencia angular ( ): Cuando una onda electromagnética pasa de un medio a otro se produce una reflexión de parte de la energía, cuya fuerza viene dada por el coeficiente de reflexión (r), y un cambio de fase, que suele expresarse a través de la impedancia ( ), debido a las diferencias en las permeabilidades o conductividades relativas de los medios: , 2 Permeabilidad magnética: capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar a través suyo los campos magnéticos, cuyo valor depende de la relación entre la intensidad del campo magnético existente y la inducción magnética que aparece en el interior de dicho material. 3 Permitividad eléctrica: habilidad de un material para polarizarse en respuesta a un campo eléctrico aplicado y, de esa forma, cancelar parcialmente el campo dentro del material. 4 Conductividad eléctrica (S/m): capacidad de un cuerpo para permitir el paso de la corriente eléctrica. Varía con la temperatura. 19
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