Bardzo zainteresował mnie poniższy artykuł i poprosiłem jego autora - Ladislava Bálinta - o zgodę na publikację go na CQ.sk. Strona Ladislava „Meteora” jest doskonała. Dziękuję!
Ślad meteorytu odbija fale radiowe tak, jak lustro odbija światło. Można o tym pomyśleć w ten sposób: nadajnik jest źródłem światła, a ślad meteoru to długie lustro. W ten sposób zauważysz punkt świetlny na lustrze.
Wszystkie dane pochodzące z obserwacji opierają się na tej zasadzie. Położenie punktu świetlnego zależy wyłącznie od kąta odbicia. W naszym przypadku zależy to od położenia nadajnika, odbiornika i położenia toru.
Mechanizm odbicia zależy od gęstości zjonizowanego gazu znacznika. Gdy gęstość jonów jest bardzo wysoka, ślad ma właściwości plazmy. Fale radiowe „nie mogą przedostać się” do wnętrza śladu (plazma świeci z wyższą częstotliwością niż fale radiowe, których używaliśmy) i odbijają się od „powierzchni śladu”. Taki szlak nazywamy szlakiem nadmiernie gęstym. Kiedy plazma promieniuje z częstotliwością niższą niż częstotliwość naszych obserwacji, fale radiowe przedostają się do wnętrza toru i są rozpraszane przez samotne elektrony. Taki szlak nazywamy szlakiem zagęszczonym.
Odbicie od śladu meteorytu jest w rzeczywistości zakłóceniami. Chociaż fale rozpraszają się we wszystkich kierunkach, interferencja powoduje, że fale odbijają się najbardziej w kierunku zgodnym z prawem odbicia. Czasami jednak ślad meteorytu jest zniekształcony i może się zdarzyć, że sygnał zostanie odbity z kilku punktów. Będzie to widoczne jako różnica faz między tymi sygnałami. Możemy zatem określić, która część ścieżki przyczynia się do odbicia, a która ma tendencję do tłumienia odbicia. Takie części toru nazywamy strefami Fresnela.
Oznacza to, że podczas przelotu meteoru rejestrujemy naprzemienne wzmocnienie i osłabienie sygnału. Jeśli znamy wielkość stref Fresnela, prędkość meteoroidu można określić po prostu na podstawie częstotliwości oscylacji. Rozmiar stref Fresnela zależy od kąta odbicia i zastosowanej częstotliwości.
Przeczytasz w artykule
Rozprzestrzenianie śladu
Już podczas tworzenia się śladu jony zaczynają rozpraszać się w otaczającej atmosferze. Rozkład gęstości jonów jest zawsze „gaussowski”.
Dyfuzja powoduje, że gęsta część śladu powiększa się, ale jej gęstość stopniowo maleje. Następnie wielkość gęstego szlaku maleje, aż szlak zniknie. Będzie to miało również wpływ na odbierany sygnał. Najpierw sygnał staje się silniejszy (gęsty ślad staje się większy), potem słabnie (gęsty ślad zmniejsza się), a na końcu nagle znika (gęsty ślad znika). Pozostał tylko cienki ślad.
W przypadku rzadkiego śladu sygnał odbija się od samotnych elektronów. Gdy rzadki ślad zanika, spójność zostaje utracona, a siła sygnału gwałtownie spada. Spadek intensywności sygnału jest wykładniczy. Wykładnicza stała czasowa zależy od szybkości dyfuzji, przy czym szybkość dyfuzji jest zasadniczo funkcją gęstości atmosfery.
Wpływ (ścinanie) wiatru
Silne wiatry w górnych warstwach atmosfery zniekształcą i „rozerwą” szlak. Można by też napisać, że rozbija lustro.
Rezultatem jest wiele odbić z różnych punktów na torze. Fale radiowe pochodzące z różnych punktów odbicia podlegają zakłóceniom. Wiatr jest również odpowiedzialny za to, że punkt odbicia nie jest nieruchomy, objawia się to silną oscylacją odbieranego sygnału. Zauważamy to dopiero po kilku sekundach. Jest więc jasne, że rzadkie ślady (rzadko trwają dłużej niż kilka dziesiątych sekundy) nie mogą tego zrobić. Typowa częstotliwość tych oscylacji wynosi od 5 do 10 Hz. Czasami nazywamy te oscylacje „głębokim zanikaniem”.
Rozpoznawanie rodzajów śladów stóp przy pomocy komputera
W tym miejscu jeszcze raz przypominam, że nie mam doświadczenia w obserwacji i przetwarzaniu meteorów radiowych, więc jest to jedynie tłumaczenie zagranicznych stron internetowych. Jeśli zdobędę niezbędne doświadczenie, chętnie się pochwalę...
Jeśli do przetwarzania obserwacji wykorzystamy komputer (np. według instrukcji opracowanych na Uniwersytecie w Gandawie), z łatwością możemy określić rodzaje śladów. To zdjęcie pokazuje typowy profil rzadkiego meteoru. Po gwałtownym wzroście następuje wykładniczy spadek spowodowany dyfuzją. (Wziąłem te zdjęcia z www.imo.net)
Następne zdjęcie pokazuje typowy profil gęstego meteoru. Po gwałtownym wzroście sygnału pojawiają się pulsacje sygnału (przyczyna opisana powyżej), a w końcu sygnał gwałtownie spada wykładniczo (zanika gęsta część śladu).
Następne zdjęcie przedstawia profil długowiecznego, gęstego meteoru. Sygnał „wygląda” podobnie jak w poprzednim przypadku, jednak po kilku sekundach wiatr tworzy liczne odbicia, które w tym przypadku powodują duży wyciek. Zwróć uwagę na skalę na tych dwóch obrazach.
Przypominam, że nie wszystkie profile meteorytów są tak „ładne” jak na tych zdjęciach...
Wniosek
Na podstawie zaobserwowanych „profili” meteorów określenie właściwości fizycznych meteorów nie powinno stanowić problemu. Ale na profil meteorytu wpływają także inne efekty, którymi nie zajmowałem się w poprzednim tekście. Na przykład gęstość jonów zmienia się nie tylko w wyniku dyfuzji, ale także w wyniku rekombinacji jonów. Szybkość rekombinacji jonów zależy od tego, jak ścieżka jest oświetlona przez Słońce. Co więcej, właściwości atmosfery zmieniają się szybko i nieprzewidywalnie. Dlatego rzadko znamy dokładnie kąt odbicia. Jeśli chcemy dokładnie analizować właściwości meteorów, powinniśmy najpierw dokładnie przeanalizować te efekty i skorygować obserwacje meteorów pod kątem tych efektów.