METEOR scatter odrazy od meteoritů

 

Přesněji spojení odrazem od ionizovaných stop meteoritů. Meteority, ať již sporadické, nebo přilétající v rojích rychlostí 10-80km/s zasáhnou atmosféru a svou kinetickou  energií ionizují vrstvu E (ve výšce okolo 100km). Takováto ionizovaná stopa může být dlouhá desítky kilometrů, zpočátku asi o průměru 0,7m, ale rychle se rozepínající a rozptylující. Ionizovaná stopa (plazma) a ionizovaný kužel okolo hlavy meteoritu jsou schopny odrážet, nebo rozptylovat (back nebo forward scatter) radiový signál až do 500MHz (signály obřích teleskopů s MWatty výkonu až do 1,5GHz). Hustota a délka ionizace může způsobit různé druhy rozptylu, nebo odrazu radiového signálu:

 

 

 

 

Underdense (nenasycený) odraz - lineární hustota volných elektronů je pod kritickým faktorem. Kmitočet vytvořené plazmy prolétajícím meteoritem je menší,  než použitý radiový kmitočet. Nižší hustota elektronů ve stopě rozptyluje radiovou vlnu samostatně (nesouvisle) a vytvoří odraz signálu, který je velmi ostrý, ale rychle exponenciálně slábnoucí, jak se dráha rozptyluje. Většina rádiových odrazů je nenasycených. Takové odrazy způsobují meteority v optickém spektru volnýma očima neviditelné o velikosti M5-M8.

 

 

Overdense (nasycený) odraz - méně časté než Underdense pingy (zasvištění). U těchto stop je hustota elektronů větší - nadkritická a odráží radiovou vlnu jako souvislý odraz. Náběh odrazu a zánik je plynulý a maximální úroveň může trvat až desítky sekund. Obecně platí že Overdense "bursty" jsou způsobeny meteority, které jsou již viditelné volnýma očima.

 

 

Rozdíl mezi "Pingem a Burstem": V 70tých letech při CW byl za "Ping" považovány odraz, který nebyl schopen přenést žádnou užitečnou informaci. Dnes se zjednodušeně za "Pingy" považují Underdense odrazy a za "Bursty" Overdense odrazy.

 

Oscilační Overdense odraz - Oscilační (kmitající) odraz vzniká jestliže je Overdense stopa kroucena, ohýbána, nebo roztrhána výškovými atmosférickými větry, které vanou ve velkých výškách velkou rychlostí. Vzájemné části stopy vytvářejí odraz vlny a vzájemným působením způsobuji oscilaci signálu. Na nižších kmitočtech může způsobit oscilaci i současný výskyt Es.

 

 

Přechodná událost - Další forma jasných meteoritů občas vytvoří "Bong", přechodnou událost jakýsi hybrid (kříženec mezi nasyceným a nenasyceným odrazem). Ve skutečnosti se jedna o Overdense odraz, ale způsobený menší velikostí meteoritu a elektronovou hustotou typu Overdense, ale echo začíná náhlým rychlým náběhem jako u Underdense stopy. Toto je způsobeno malým odrazným úhlem ve středu rozptylu, tento nízký úhel dovolí krajním méně hustým oblastem také způsobit odraz.

 

 

Head echo - Často bývá slyšet krátké kmitočtově značně cestující zasvištění od hlavní ozvěny meteoritu. Zvuk připomíná zvuk padající bomby, toto je způsobeno stlačením a rychlou expanzí ionizace okolo hlavy meteorické stopy. Samotný kmitočtový posuv je způsoben Dopplerem, jak meteorit sestupuje atmosférou a mění rychlost, může dosáhnou hodnoty 12-76KHz v závislosti na kmitočtu a rychlosti meteoritu. Často je Head echo doprovázen Underdense pingem, nebo přechodným "Bongem", jak šířka ionizace okolo hlavy meteoritu dosáhne první Fresnelovy zóny a způsobí zrcadlový odraz. Head echa se vyskytují, když meteority mají velmi nízký sklon dráhy k zemské atmosféře.Častěji odrážejí vyšší kmitočty, než nižší, jak bylo pozorováno radary při současném sledování více kmitočtů (pro vyšší kmitočet je potřebná první Fresnelová zóna menší). Trvají krátce většionu okolo 100ms. 100% vysvětlení vzniku Head echa není, ale předpokládá se, že dochází na čele velké hustoty před meteoritem k ochlazování a rychlé rekombinací iontů s vodními parami (což trvá asi 1 milisekundu). 

 

 

Nejoptimálnější situace pro odrazy nastává pokud je dráha meteoritu kolmě k přímé přímce mezi stanicemi a co možná uprostřed vzdálenosti:

 

     

 

Ve skutečnosti se signál neodráží do jednoho směru, ale jeho stopa na zemi zabírá plochu přibližně 100x50km.

   

 

 

Ke spojeni lze využívat meteority přilétající k Zemi nahodile. Sporadické meteority přilétají k zemi kdykoliv, ale z důvodu sčítání a odečítání rychlosti meteoritu a rychlosti otáčení zemské osy je maximum způsobených odrazů sporadickými meteority okolo 6 hodiny ráno místního času. Z důvodu naklánění zemské osy je nejideálnější pro sporadické meteority podzim a nejméně vhodná doba odpoledne na jaře:

 

  

 

 

 Výhodnější pro spojení je využívat meteorické roje, které se pravidelně vracejí ve stejné době, přibližně ve stejné intenzitě. Doba ionizace se pohybuje v délce milisekund až desítek sekund, podle velikosti a rychlosti letu meteoritu. K významnějších meteorických rojům na severní polokouli patří:

 roj  měsíc  maximum  intenzita*
 Quadrantidy  Leden   3.1.  120
 Eta Aquaridy  Květen   5.5.   60
 Arietidy  Červen   7.6   60
 Z Perseidy  Červen   9.6   40
 Perseidy  Srpen  11.8  120
 Leonidy  Listopad  17.11  20(1000)
 Geminidy  Prosinec  14.12  110

  * průměrná hustota meteoritů za hodinu v maximu

Prostřednictvím MS se dá pracovat na vzdálenosti do 2350km, maximální odrazy a délky signálu jsou při spojeních okolo 1000km. (poměr mezi množstvím přenesených zpráv a tedy i na šanci na QSO je pro vzdálenost 1000 a 2200km 5:1 ) Optimální je, pokud radiant meteorického roje je v elevaci 45st. v azimutu 90st. od přímky, mezi korespondujícími stanicemi.Vyšší radiant má nevhodnou geometrii, odrazy jsou mimo dosah, nebo mají nevhodný uhel. Nižší radiant představuje menší uhel průletu meteoritu a tím i menší ionizaci. Když je radiant v zenitu, nebo mezi stanicemi A-B, teoreticky bychom neměli slyšet žádné odrazy maximálně nějaké "Pingy", ale často zaslechneme "Heads echa", nebo super dlouhé oscilační "Bursty", zvláště v době maxima roje. Odrazná plocha pro všechny meteority může být kdekoliv v oblasti průniku dosahu antén, ale výhodnější je směrovat antény do oblastí tzv. "HOT POINTS". Což jsou eliptické regiony blízké přímému směru, mezi stanicemi, kde sporadické meteority způsobují nejvíce odrazů. Umístění oblastí nesouvisí až tak s radiantem odkud sporadické meteority přilétají, ale spíše s jednoduchým pravidlem nejkratší možné cesty signálu, nebo nejpříhodnějšímu odraznému úhlu.  Pro meteorické roje toto platí, pokud meteority přilétají kolmo ke stanicím a co možná uprostřed jejich vzdálenosti, potom platí že i roje způsobují odraz v oblastech "HOT POINTS" stejně jako sporadické meteority. Například pro vzdálenost stanic 1000km vychází ideální odsměrování 13st. na jednu, nebo druhou stranu. Ideální by bylo pro sporadické meteority, pokud bychom dokázali současně ozářit obě plochy včetně správné elevace. U rojů toto neplatí, jelikož meteority zdánlivě přilétají z jednoho místa (radiantu) a ten většinou bývá při skedech bokem trasy mezi stanicemi, takže z jednoduché geometrie plyne, že musíme využít ke spojení vzdálenější odrazný bod od radiantu. (to neplatí pokud se budeme pokoušet o spojení, když bude radiant třeba nad hlavou, nebo uprostřed přímě trasy mezi stanicemi). Jak plánovat spojení je pěkně vysvětleno zde  i s jednoduchou pomůckou pro hlavní meteoritické roje. 

 

 

  

 

 

 

Signály bývají většinou nezkresleny v různé intenzitě a délce podle ionizace a polohy odrazu.  Dříve se MS věnovalo jen několik dobře vybavených stanic provozem vysokorychlostní CW. Stejně jako u EME způsobil úplnou revoluci ve využívání MS program WSJT,  v současné době se věnuje MS na 144MHz spousta stanic a to i s minimální výbavou. Hlavně v době největších meteorických rojů jsou kmitočty určené pro MS přeplněny spoustou stanic. Někdy lze navázat spojení i provozem SSB, hlavně v době největších rojů: letních Perseid a listopadových Leonid  (ty se ale bohužel v největší intenzitě vracejí jen v periodě 33 let, při maximu můžou způsobit přímo "meteorický déšť", zatímco v jiných letech jsou Leonidy minimální). MS odráží lépe signály na nižších kmitočtech, se stoupajícím kmitočtem klesá schopnost odrážet signál a délka odrzau.  S rostoucím kmitočtem klesala i intenzita signálu.

 

S EME výbavou lze navázat při troše trpělivosti QSO i na 432 MHz.

 

Nejlepší odraz na 432 MHz, které jsem nahrál:

17sec. odraz SM2A během Perseidů 2008:

 

052630 10.2 1400 8 36 109 POI SM2A OK2POI SM2A OK2POI SM2A OK2POI 

 

 

 

Na kvalitu (sílu) a délku odrazu má samozřejmě velký vliv vyzářený výkon. Základní vzorce pro poměr délka odrazu a vyzářený výkon jsou:

U Underdense odrazu:     Dc= P^6

U Overdense odrazu:      Dc=P^2

Tedy: zvýšení výkonu 2x (3db) přinese prodloužení délky odrazu u Underdense 1,4x a u Overdense 4x !

W Underdense Overdense
100 10ms 1sec.
200 14 4
400 23 16
800 35 64

 

Na délku odrazu má samozřejmě vliv i použitý kmitočet, zhruba platí vzorec:

T= (300/f)2 /18

10sec. odraz na 6m, odpovídá 5sec. na 4m, 1,2sec. na 2m a 130ms na 70cm. (a možná 15ms na 23cm)

 

Někdy může dojít v severních šířkách z důvodů výskytu polární záře k útlumům odrazů. Udává se, že Aurora ve svém maximu může tlumit odrazy při spojení na vzdálenost 1200km o 87% na 50MHz, o 83% na 70MHz a o 40% na 144MHz. Naopak někdy může výskyt některého jiného druhu šíření prodloužit maximální teoreticky dosažitelnou vzdálenost. 

Hlavní volací kmitočty pro MS WSJT jsou: 50,230MHz, 70,230MHz, 144,370MHz a 432,370MHz.

 

 

                             Zpět