Радиометеорни наблюдения

МЕТЕОРНА РАДИОВРЪЗКА. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА МЕТЕОРНИТЕ ПОТОЦИ

При метеорните радиовръзки се използва далечното разпространение на метровите вълни, обусловено от отражението на метеорните следи – стълбове йонизиран въздух, възникващ при движението на метеорите през плътните слоеве на атмосферата.

Земята и атмосферата около нея, движейки се около Слънцето със скорост 30 кm/s, непрекъснато среша огромно количество малки твърди частици – късове космически вещества. Голяма част от тези частици или метеор-ни тела, подобно на планети с различни орбити, се движат около Слънцето (фиг. 1).

Скоростта на движение на метеорните час-тици е от 12 до 72 кm/s. Врязвайки се в атмосферата с тази голяма скорост, метеорните частици се нагорещяват, а в много случаи се изпаряват. Излитащите от метеорните тела атоми, носейки относително голяма енергия, от своя страна се сблъскват с молекулите и атомите на обкръжаващата атмосфера. Такива сблъсквания на метеорите в атмосферата се съпровождат от интензивна йоннзация, т. е. разделяне на неутралните молекули и атоми на метеорните тела и въздуха на положително и отрицателно заредени частици. В резултат на този процес по пътя на метеорите на височина 80 – 120 km възниква йонизирана метеорна следа – тесен цилиндричен стълб от йонизиращ газ.

В стадий на формиране на метеорната следа потокът съдържа голямо число свободни електрони и положителни йони, както и незначително число отрицателни йони.

За отбелязване е, че се създава йоннзация и след изстрелване на космически спътници, като височината на Йонизиращия слой достига 200 km и повече.

Отражение на радиовълните от метеорните следи

Процесът на отражение на радиовълните от метеорните следи може да се представи по следния начин:

При подаване на радиовълни в метеорната следа заредените частици под въздействието на променливото електромагнитно поле започват да се колебаят с честотата на попадналия сигнал. Това е съпроводено с вторично излъчване, източник на което се явяват колебаещите заредени частици на метеорната следа.

Прието е да се говори за два типа отражение от метеорни следи: възвратно, или отра жение „назад“ (фиг. 2а), и пряко, или отражение „напред“ (фиг. 2б).

В първия случай приемникът и предавателят се разполагат близко, а във втория са на големи разстояния.

Високият интензитет на сигнала и огледалното отражение на метеорните следи дават възможност да се поддържат радиовръзки на разстояние 1500 – 2200 km, кат се използват маломощни предаватели и прости антени.

При възвратно отражение нивото на ехо-сигнала рязко спада, когато диаметърът на следата стане приблизително λ/4. Това се получава, защото ехо-сигналът в мястото на приемането се натрупва в

противофаза, ако центърът на отражението А и С е отдалечен на λ/4 или

2АС = 2а = λ/2 (фиг. 1а).

При отражение напред същата следа е: 2а = λ/2 cosφ

Очевидно в този случай ходът на лъча АС може да стане равен на λ/2 при което е необходимо време t, за да се долови ехо-сигнал.

Рязкото намаление на нивото на отразения сигнал в мястото на приемането става за сметка на противофазното наслагване, което настъпва късно и продължителността на ехо-сигнала се увеличава.

Максимална дължина между две радиостанции

Максималната дължина на установена радиовръзка е около 2250 km. От фиг. 3 може да се види, че използвайки нискоразположени антени, максималната дължина между двете радиостанции е равна на дъгата АВ или по-точно на разстоянието AL и LB (падащия и отразения лъч). Но дъгата AB = 2δ R , където δ е в радиани, а R е радиусът на Земята – 6370 km.

Брой на отразените сигнали (Z)

Броят на отразените сигнали зависи от метеорната активност и от апаратурата (мощност на предавателя и антена).

Преди всичко трябва да се знае, че броят Z е пропорционален на общото количество метеорни следи, възникващи в дадена област на пространството за единица време. Освен това следи с малка електронна плътност (N< 10000000000 ел/м) дават много малък интензитет на отражението. Следователно колкото по-голяма е мощността на предавателя, толкова по-силен е отразеният сигнал. Броят Z трябва да се увеличава с увеличаване коефициента на усилване на предавателната и приемната антена. Но това е до известни граници, защото с увеличаване на коефициента на усилване на антената се намалява както хоризонталният, така и вертикалният ъгъл на антената, което води до рязко намаляване на осветеността на метеорната следа от радиосигналите. Поради това в метеорните радиовръзки се използват антени с коефициент на усилване около 10 – 12 dB (фиг. 4).

По-нататък Z се увеличава реално от чувствителността на приемното устройство.

Изчисляване на визуалния максимум иа метеорните потоци

Максималното използване на метеорните потоци до голяма степен зависи от правилния избор на времето за установяване на метеорната радиовръзка.

Изчисляването на времето T (час) на максимума на метеорния поток е свързано пряко със слънчевата дължина (Solar Longitude), което се дава в таблица на Астрономическия календар на БАН всяка година или от Radiant Cataloquem на BMS (British Meteor Sosiety).

Слънчевата географска дължина вярно определя времето на пресичане на метеорния поток с орбитата на Земята около Слънцето.

Следователно всеки метеорен поток е свързан със слънчевата дължина, която не се променя от година на година.

За да се покаже нагледно как се изчислява видимият максимум на метеорните потоци, ще се използват следните два примера:

Пример 1. Изчисляване на максимума на метеорните потоци Персеиди през м. август 1988 г. От каталог се взема слънчевата дължина, която е 138,67°.

От табл. 1 се вземат данните за 9, 10 и 11 август 1988 г.

9 август – 136,79°

10 август – 137,75°

11 август – 138.72°

Визуалният максимум се изчислява по формулата:

където T е времето в часове GMT в деня на максимума;

SL1 – слънчевата дължина в 00,00 GMT в деня на максимума (взема се от табл. 1);

SL2 – слънчева та дължина в 00.00 GMT в деня след максимума;

MSL – слънчевата дължина за метеорния поток.

където T е времето в часове GMT в деня на максимума;

SL1 – слънчевата дължина в 00,00 GMT в деня на максимума (взема се от табл. 1);

SL2 – слънчева та дължина в 00.00 GMT в деня след максимума;

MSL – слънчевата дължина за метеорния поток.

Следователно визуалният максимум на метеорния поток Леониди за 1988 г. е на 16 ноември в 07 h 36 min.

Литература: сп. „Радио, телевизия, електроника“, 2/1989 г. автор: Неделчо Запрянов – LZ1DX