Odraz rádiových vln od stopy meteoru

Následující článek mě velice zaujal a poprosil jsem jeho autora – Ladislava Bálinta – o souhlas s jeho publikováním na CQ.sk. Ladislavova stránka “Meteory” je výborná, tak si ji nenechte ujít. Její adresa je: http://meteory.persoholic.org/. Děkujeme!

Stopa meteoru odráží rádiové vlny tak jako zrcadlo světlo. Můžete si to představit asi takhle: vysílač je zdroj světla a stopa meteoru je dlouhé zrcadlo. Tak spatříte světelný bod na zrcadle.

Všechny údaje odvozené z pozorování jsou založeny na tomto principu. Poloha světelného bodu závisí jen na úhlu odrazu. V našem případě závisí na poloze vysílače, přijímače a od polohy stopy.

Mechanismus najednou závisí na tom, jako je hustý ionizovaný plyn stopy. Když je hustota iontů velmi velká, stopa má vlastnosti plazmy. Rádiové vlny “nemohou vstoupit” dovnitř stopy (plazma září na vyšší frekvenci než námi použité rádiové vlny) a odrážejí se od “povrchu stopy”. Takovou stopu nazýváme hustou (přehustěná stezka). Když plazma září na nižší frekvenci než naše pozorovací frekvence, rádiové vlny vniknou do nitra stopy a rozptylují se od osamocených elektronů. Takovou stopu voláme řídkou (podhustá stezka).

Odraz od stopy meteory je vlastně interference. Vlny se sice rozptylují na všechny strany, ale interference způsobí, že vlny se nejvíce odrážejí ve směru podle zákona o odrazu. Někdy se však stopa meteoru zdeformuje a může se stát, že signál se odráží z více bodů. To se projeví jako rozdíl ve fázi mezi těmito signály. Čili umíme určit, která část stopy přispívá k odrazu, a která má tendenci odraz tlumit. Takové části stopy voláme Fresnelovy zóny.

Čili během přeletu meteoru registrujeme střídavé zesilování a zeslabování signálu. Známe-li velikost Fresnelových zón, rychlost přeletu meteoroidu zjistíme jednoduše podle frekvence oscilace. Velikost Fresnelových zón závisí na úhlu odrazu a na použité frekvenci.

Difúze stopy
Už během vytváření stopy se ionty začínají rozptylovat do okolní atmosféry. Rozdělení hustoty iontů je vždy “Gaussovské”.

Difúze způsobuje, že hustá část stopy se zvětšuje, ale její hustota postupně klesá. Potom se velikost husté stopy zmenšuje, až tato stopa zanikne. Toto se projeví i na přijímaném signálu. Nejprve se signál zesílí (hustá stopa se zvětšuje), pak zeslabí (hustá stopa se zmenšuje) a nakonec se prudce ztratí (hustá stopa zanikla). Zůstane jen řídká stopa.

Při řídké stopě se signál odráží od osamocených elektronů. Jak se řídká stopa rozptyluje, koherence se ztrácí a intenzita signálu prudce klesá. Pokles intenzity signálu je exponenciální. Exponenciální časová konstanta závisí na rychlosti difúze, rychlost difúze je v podstatě funkcí atmosférické hustoty.

zatím je priorita přijímat v pásmu 2m i 70cm (střih) větru
Silný vítr v horní atmosféře zdeformuje a “roztrhne” stopu. Dalo by se také napsat, že rozbije zrcadlo.

Výsledek je vícenásobný odraz z různých bodů na stopě. Rádiové vlny z různých bodů odrazu podléhají interferenci. Vítr má na svědomí i to, že bod najednou není nehybný, projevuje se to jako silná oscilace přijímaného signálu. Toto zpozorujeme až po několika sekundách. Čili je jasné, že toto nemohou udělat řídké stopy (málokdy trvají déle než několik desetin vteřiny). Obvyklá frekvence této oscilace je 5 až 10 Hz. Tyto oscilace někdy nazýváme “velký únik – hluboké vyblednutí”.

Rozpoznávání druhů stop pomocí počítače
Tady znovu připomínám, že nemám žádné zkušenosti s pozorováním a zpracováním rádiových meteorů, čili je to jen překlad zahraničních internetových stránek. Pokud získám potřebné zkušenosti, rád se pochlubím …

Pokud ke zpracování pozorování používáme počítač (například podle návodu vypracovaného na univerzitě v Ghentu), můžeme jednoduše určit, druhy stop. Na tomto obrázku je typický profil řídkého meteoru. Po prudkém vzrůstu následuje exponenciální pokles způsobený difúzí. (Tyto obrázky jsem převzal z www.imo.net)

Na dalším obrázku je typický profil hustého meteoru. Po prudkém vzestupu signálu nastanou pulzace signálu (příčina je popsána výše) a nakonec signál prudce exponenciálně poklesne (hustá část stopy zanikne).

Na dalším obrázku je profil dlouhotrvajícího hustého meteoru. Signál “vypadá” podobně jako v předchozím případě, ale po několika sekundách vítr vytvoří vícenásobné odrazy, které v tomto případě vytvoří velký únik. Dobře si všimněte měřítko na těchto dvou obrázcích.

Připomínám, že ne všechny profily meteorů jsou takové “pěkné” jak na těchto obrázcích …

závěr
Na základě napozorovaných “profilů” meteorů by neměl být problém získat fyzikální vlastnosti meteorů. Ale profil meteoru ovlivňují i ​​jiné efekty, kterými jsem se v předchozím textu nezabýval. Například iontová hustota se nemění jen difuzí, ale i rekombinací iontů. Rychlost rekombinace iontů závisí na tom, jak je stopa osvětlována Sluncem. Navíc vlastnosti atmosféry se rychle a nepředvídatelně mění. Proto málokdy umíme přesně určit úhel odrazu. Pokud chceme přesně analyzovat vlastnosti meteorů, nejprve bychom měli přesně analyzovat tyto efekty a pozorování meteorů o tyto efekty opravit.

Originální článek naleznete na http://meteory.persoholic.org/.