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Samuel BESSE : Étude Théorique de Radars Géologiques ­ Analyses de sols, d'antennes et interprétation des signaux 129
1.1.b Cas particulier de l'eau
La conductivité de l'eau varie énormément avec sa concentration en ions. Les résultats
suivants sont obtenus par des mesures en courant continu mais peuvent être extrapolés plus haut en
fréquence à condition que cette dernière reste très inférieure à la fréquence de résonance des
molécules d'eau, c'est­à­dire environ 2,4GHz (cf. modèle de Debye). La conductivité de l'eau
déminéralisée la plus pure est de 4,2.10 ­6 S/m tandis que celle de l'eau de mer est de l'ordre de 4
S/m! Les eaux potables ont, en général, une conductivité comprise entre 2.10 ­2 et 0,1 S/m.
1.1.c Cas particulier de la neige et la glace
La neige et la glace ont beaucoup été étudiées lors de nombreuses missions en Antarctique,
au Groenland ou sur des glaciers de haute montagne. Ces milieux sont propices à la propagation des
ondes électromagnétiques en particulier lorsque la glace est dite sèche, c'est­à­dire que toutes les
molécules d'eau sont gelées. Ces recherches participent à la compréhension du déplacement des
glaciers, à l'étude de la circulation de l'eau dans les zones polaires (moulins) et les glaciers [83].
Notons aussi qu'il existe des radars spécialisés dans la prospection de météorites en milieu glacier.
Les propriétés de la neige et de la glace varient en fonction de la densité et de la température
surtout lorsque cette dernière s'approche de zéro auquel cas de l'eau liquide apparaît [100][101]
[102]. Pour une neige parfaitement gelée, la relation (55) permet de corréler la permittivité avec la
densité ρ exprimée en g.cm ­3 .
r ≈ 2 1 (55)
En fait, la permittivité de n'importe quel matériau augmente avec la densité mais le cas de
l'eau est le plus simple à traiter et c'est le seul cas à avoir été largement étudié. Même pour du sable
sec, il est difficile de donner une formule générale pour relier la densité et la permittivité car il
faudrait prendre en compte sa composition chimique.
1.2­ Évolution des paramètres selon la fréquence et la conductivité
La propagation d'une onde électromagnétique dans un milieu est régie par les équations de
Maxwell. Les paragraphes qui suivent rappellent les principales grandeurs qui interviennent dans le
bilan de liaison. Une étude suivant la conductivité et la permittivité a été menée à différentes
fréquences pour bien comprendre dans quelle gamme de fréquence un matériau peut être considéré
comme conducteur ou à faibles pertes.