|
|
Atmosferische interferentie |
|
|
Atmosferische interferentie, of atmosferisch, is elektromagnetische straling, veroorzaakt door natuurlijke elektrische storingen in de atmosfeer,
die radiosystemen beïnvloedt. Ze worden meestal veroorzaakt door de elektrische ontlading veroorzaakt door bliksem. |
| |
| De golven die door deze verschijnselen worden gecreëerd, verspreiden talloze atmosferische interferenties en verschillende geluiden die over telecommunicatiesignalen heen worden gelegd en die voor een luisteraar lijken op gekraak. Deze interferenties variëren van lage frequenties tot de UHF-banden voor atmosferische omstandigheden zoals bliksem, en tot VHF voor polaire aurorae en meteoor-ionisatiesporen. Het is daarom noodzakelijk om de frequentie te verhogen om deze problemen te voorkomen. |
| |
| In meteorologische berichten van METAR worden deze interferenties Sferics genoemd en het is mogelijk om de positie te kennen van het fenomeen dat ze heeft gegenereerd door de observaties op verschillende stations. |
| |
 |
| Frequentie versus tijdgrafiek die verschillende atmosferische sissen toont, dit signaal dat wordt ontvangen op Palmer Antarctische basis. |
|
|
 |
Golfvorm van een atmosferische interferentie: puls gevormd uit een breed scala aan
frequenties die in de loop van de tijd worden gedempt. |
|
| Wat er gebeurt met bliksem tussen wolken en grond: |
| |
- de ontlading rukt elektronen uit de luchtmoleculen, waardoor een geïoniseerd kanaal ontstaat, een tracer of precursor genaamd, dat een zwakke
elektrische lading draagt en zich met een snelheid van ongeveer 200 km/s naar een tegenovergestelde ladingszone beweegt. Er volgt een tweede
ontlading, waardoor de tracer met enkele tientallen meters wordt verlengd. Deze voorloper vordert met sprongen (vandaar de naam hoptracer)
met lengten die evenredig zijn met de amplitude van de ontlading. De tracer heeft meestal meerdere takken, waarbij de voortgang naar de grond
overeenkomt met het pad van de minste weerstand. |
- De positieve ladingen die zich tijdens de storm hebben opgehoopt, als reactie op de naderende negatieve lading van de voorlopers, hebben de
neiging zich te concentreren op hoge, puntige voorwerpen, zoals bomen, palen en gebouwen, een fenomeen dat bliksemafleiders probeert te
exploiteren. Dit initieert op een gegeven moment een tracer naar de wolk. |
- Wanneer de twee samenkomen, meestal op minder dan 100 meter van de grond, wordt een elektrische vlamboog geactiveerd, waarbij gebruik
wordt gemaakt van het voorloperkanaal. Het geeft de opgebouwde elektrische ladingen vrij en zorgt voor de daadwerkelijke bliksem en de stroom
plant zich voort met een snelheid die 100.000 km/s kan bereiken. |
| |
| Ontladingen tussen wolken vinden op een vergelijkbare manier plaats, waarbij gebruik wordt gemaakt van de gebieden met tegengestelde ladingen van de ene wolk naar de andere. Wat betreft ontladingen in een wolk, die niet door de open lucht gaan, is er geen teruggaande boog, maar alleen de ontmoeting van de tracers. Het bliksemvormingsproces kan een snelheid bereiken van 40.000 km/s en de ontlading gaat door een kanaal dat tussen de 50 meter en 25 km lang is en ongeveer 3 cm in diameter. |
| |
| De ontladingen produceren een elektromagnetische golf gevormd door een continuüm van frequenties en de vertakkingen van de bliksem dienen als omnidirectionele zendantennes. Tijdelijke elektrische stroom tijdens de teruggaande slag bij bliksem tussen wolken en uitbarstingen tussen wolken zijn de belangrijkste bronnen van het ontstaan van deze atmosferische parasieten, of sferics. Deze planten zich voort tot ver buiten de afstand waar de bliksem zichtbaar is en de donder hoorbaar is, meestal 10 km. Deze elektromagnetische pulsen blijven dus de enige informatiebronnen over stormactiviteit op grote afstanden. |
| |
| Atmosferische golven kunnen zich over zeer lange afstanden voortplanten door tussen de ionosfeer en de grond te stuiteren. Wanneer elektromagnetische energie uit deze golfgeleider ontsnapt en de magnetosfeer binnengaat, verspreidt deze zich in het plasma dat de golfgeleider vormt en produceert een sissend geluid. |
| |
| Locatie van stormen door atmosferische interferentie |
| |
| Over de hele wereld worden ongeveer 100 blikseminslagen per seconde gegenereerd, opgewonden door onweersbuien die voornamelijk in de continentale gebieden op lage en middelhoge breedtegraden voorkomen. Om de onweersactiviteit te monitoren zijn sferics het aangewezen middel. |
| |
Metingen van Schumann-resonanties op slechts een paar stations over de hele wereld kunnen de wereldwijde bliksemactiviteit redelijk goed volgen. Men kan de dispersieve eigenschap van de golfgeleider aarde-ionosfeer toepassen door de groepssnelheid van een sferisch signaal op verschillende frequenties te meten, samen met de richting van aankomst. Het groepstijdv ertragingsverschil van aangrenzende frequenties in de lagere VLF-band is direct evenredig met de afstand tot de bron. Omdat de verzwakking van VLF-golven kleiner is bij de voortplanting van west naar oost en tijdens de nacht, kan onweersbuien tot afstanden van ongeveer 10.000 km worden waargenomen voor signalen die 's nachts uit het westen komen.
Anders ligt het zendbereik in de orde van 5.000 km. |
| |
| Voor het regionale bereik (<1.000 km) is de gebruikelijke manier het vinden van magnetische richting en het meten van de aankomsttijd van een sferisch signaal dat gelijktijdig op verschillende stations wordt waargenomen. Het vermoeden van dergelijke metingen is de concentratie op één individuele impuls. Als men meerdere pulsen tegelijkertijd meet, vindt er interferentie plaats met een zwevingsfrequentie gelijk aan de invers gemiddelde sequentietijd van de pulsen. |
| |
| Atmosferisch geluid |
| |
| De signaal-ruisverhouding bepaalt de gevoeligheid en gevoeligheid van telecommunicatiesystemen (bijvoorbeeld radio-ontvangers). Een analoog signaal moet de ruisamplitude duidelijk overschrijden om detecteerbaar te worden. Atmosferische ruis is een van de belangrijkste bronnen voor de beperking van de detectie van radiosignalen. |
| |
| De constante elektrische ontlaadstromen in een bliksemkanaal veroorzaken een reeks onsamenhangende impulsen in het gehele frequentiebereik, waarvan de amplitude ongeveer afneemt met de inverse frequentie. In het ELF-bereik domineert technische ruis van 50 tot 60 Hz, natuurlijke ruis uit de magnetosfeer, etc.. In het VLF-bereik zijn er de coherente impulsen van R- en K-slagen, die uit het achtergrondgeluid verschijnen. Boven ongeveer 100 kHz wordt de ruisamplitude steeds onsamenhangender. Bovendien wordt er technisch geluid van elektromotoren, ontstekingssystemen van auto's enz. toegevoegd. Ten slotte domineert buiten de hoge frequentieband (3–30 MHz) buitenaards geluid van galactische oorsprong, zonneruis. |
| |
| Het atmosferische geluid is afhankelijk van frequentie, locatie en tijdstip van de dag en het jaar. Wereldwijde metingen van dat geluid zijn gedocumenteerd in CCIR-rapporten. |
| |
|
| Bronnen: 1: Science Museum, 2: Patrimoine, 3: Museon, Wikipedia-frtml">Patrimoine, 3: Museon, Wikipedia-fr |
|
|
|
|
|
|
