רדיומטאורולוגיה נשכחת. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

רדיומטאורולוגיה נשכחת. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / טכנולוגיית מדידה

למה שכחו? ואיזה מין מדע זה בכלל? בהגדרה, רדיו מטאורולוגיה היא מדע הקשר בין תהליכים מטאורולוגיים (מזג אוויר) לבין תהליכי התפשטות גלי הרדיו באטמוספירה. עם זאת, המשמעות של הגדרה זו השתנתה מספר פעמים במהלך ההיסטוריה של התפתחות הנדסת הרדיו.

הבה נזכור שמקלט הרדיו הראשון של A. S. Popov שימש כגלאי ברק, כלומר השימוש המעשי הראשון ברדיו היה רדיו מטאורולוגי! התצפית באטמוספירה - פעימות של פליטת רדיו שנגרמה על ידי פריקות ברק - הפכה נפוצה למדי בשנות ה-20-30. כך למשל, היה מוכר מכשיר של הפיזיקאי השוויצרי לוז'ון, שנקרא אטמורדיוגרף, שהיה גלאי ברק משופר של פופוב בשילוב אנמוקינמוגרף מטאורולוגי [1]. התצפיות בוצעו בגלים ארוכים במיוחד (תדרים של עשרות קילו-הרץ), בעלי טווח התפשטות ארוך, כך שניתן היה לתעד מרכזי פעילות מרוחקים של סופות רעמים, כולל טרופיים.

במהלך מלחמת העולם השנייה, כאשר שוויץ הייתה מנותקת ממקורות מידע מטאורולוגי, הודות לתצפיות של מדעני אטמוספירה, ניתן היה לתעד את התרחשותם של ציקלונים גם מול חופי פלורידה. בחציית האוקיינוס האטלנטי, ציקלון אלה קבעו אז את מזג האוויר באירופה. מאוחר יותר, למיקום מדויק יותר של מקורות אטמוספריים, התארגנה הקבוצה של לוז'ון בשנים 1957-1959. עמדות תצפית בציריך ובשפיצברגן. מציאת כיוון עם בסיס של 4200 ק"מ אפשרה לתעד סופות רעמים כמעט בכל חצי הכדור הצפוני.

הטכניקה של התבוננות באטמוספירה השתפרה באופן משמעותי כאשר מקלטי מאתר כיוון הופיעו עם חיווי של פולסים נכנסים לא דרך האוזן, אלא על מסך CRT. דיאגרמת הבלוק של מאתר כיווני ברק מודרני מוצג באיור. 1]. זהו מקלט הגברה ישיר המכיל שלושה ערוצים זהים עם מסנני פס פס Z2-Z1 המכוונים לתדר המתקבל (לדוגמה, 3 קילו-הרץ), ומגברים A27-A1. שני ערוצים מקבלים אות מאנטנות הלולאה WA3 ו-WA1 בזוויות ישרות (אפשר להשתמש באותן מגנטיים באותה מידה), והשלישי מאנטנת שוט כל-כיוונית WA2. האות של הערוץ השלישי מוגבל באמפליטודה על ידי המגביל U3 ומשמש כאסמכתא לפעולת שני גלאים סינכרוניים U4 ו-U1 המותקנים בשני הערוצים הראשונים.

(לחץ להגדלה)

ביציאות של גלאים סינכרוניים, אותות מפורקים הם פרופורציונליים לסינוס ולקוסינוס של זווית ההגעה של גלי רדיו. על ידי הזנתם, לאחר הגברה ועיצוב מתאימים במכשירים U5 ו-U6, ללוחות ההטיה האופקית והאנכית של ה-CRT, אנו מקבלים זווית סטיית אלומה פרופורציונלית לארקטנג'נט של יחס המתח בערוצים עם אנטנות לולאה, כלומר, אזימוט של זווית הגעת הגלים. ההתאמה הראשונית של מאתר הכיוון מתבצעת על ידי סיבוב אנטנות הלולאה ומסיט הפאזה U3 במעגל אות הייחוס.

כפי שאתה יכול לראות, מאתר הכיוון הוא די פשוט, אינו מכיל מכשירים ניידים לסיבוב האנטנות, אך עם זאת מאפשר לך לקבוע את האזימוט בדיוק גבוה למדי. האטמוספירה נצפית על המסך בצורת פליטת אלומה ממרכז המסך בכיוון המתאים לאזימוט, ואורך הפליטה תואם את משרעת האטמוספירה. כך נוצר דיאגרמה קוטבית של עוצמת האטמוספירה. סופות טייפון והוריקנים נותנים עליו מקסימום חד חד, ואילו האזורים הקדמיים של סופות רעמים נותנים מקסימום רחב בכיוון ועוצמתו נמוכה יותר [1].

הטכניקה של מציאת כיוון ברק לא זכתה איכשהו לסיקור הולם בספרות המקומית, והיא נעדרת לחלוטין מספרות רדיו חובבים. יחד עם זאת, חיזוי סופות רעמים, סופות הוריקן, סופות סופות, גשמים ומעקב אחר התפתחותן חשובים ביותר, במיוחד באזורים כפריים. נראה שיש כאן תחום פעילות רחב לחובבי רדיו.

היבט נוסף של מטאורולוגיה רדיו קשור לתצפיות על מעבר אותות רדיו דרך האטמוספירה. בשנות ה-20 וה-30 של המאה ה-XNUMX היה מובן מאליו שקליטת רדיו קשורה לתנאי מזג האוויר. הייתה אפילו אמירה כזו בקרב מפעילי רדיו: "מזג אוויר טוב - קליטה גרועה, מזג אוויר גרוע - טוב!" במקביל, בוצעו עבודות ומחקרים רבים המוכיחים את הקשר בין התפשטות גלים ארוכים, בינוניים וקצרים (LW, NE ו-HF) עם תנאי מזג האוויר. השתתפו בהם חובבי הרדיו ג.י. קזקוב (טשקנט), מ.א. בנאשווילי (טביליסי), ל.ס. לאונוב וא.פ. שצ'טינין (מוסקבה). התצפיות שלהם הניבו תוצאות בעלות ערך רב, אך כעת מעט אנשים יודעים עליהן.

במלחמה הפטריוטית הגדולה לא היה זמן למטאורולוגיה של רדיו, אבל המכ"ם התפתח, הם שלטו בטווחים של גלי דצימטר, סנטימטר ומאוחר יותר מילימטרים. ואז, כבר בשנות ה-50-60, נערכו מחקרים תיאורטיים וניסיוניים על ההתפשטות ארוכת הטווח של VHF עקב שבירה בטרופוספירה, פיזור על אי-סדירות הטרופוספירית גילתה את קיומם של מוליכי גל טרפוספריים. השתקפויות מכ"ם התקבלו מעננים, מאזורי משקעים ואפילו מ"שמים בהירים" - אזורים בטרופוספירה עם תנודות גדולות במקדם השבירה.

כך נוצרה מטאורולוגיה הרדיו ה"שלישית", החוקרת את ההתפשטות וההשתקפות של VHF בטרופוספירה [3]. זה גם כולל לעתים קרובות לימוד האווירה באמצעות בלונים המצוידים במשדרי רדיו. הבה נזכור את מערכת הרדיוסונד המפורסמת של פרופ. Molchanov, הושק לראשונה בינואר 1930. הוא תוכנן כל כך בהצלחה שאפילו שנים רבות לאחר מכן הוא שימש את רוב תחנות מזג האוויר המקומיות.

מטאורולוגיה רדיו זו, וגם מטאורולוגיה מכ"ם, היא שהפכה לדומיננטית בשנים שלאחר המלחמה, והחליפה לחלוטין את מטאורולוגיה הרדיו הישנה הקשורה ל-LW, NE ו-HF. גם המדענים המפורסמים פדרסן ואוסטין תרמו לכך "בטעות", עוד בשנים 1927-1931. שדיברו על עצמאות ההפצה של LW, NE ו-HF מתנאי מזג האוויר (למעשה, מסקנתם נעשתה כתוצאה מתצפיות באמריקה על עבודת התחנות האירופיות, ובשטחים פתוחים כאלה נתקלים בכל מזג אוויר [ 1], כך שלא יכולה להיות תלות).

מאז, מדע התפשטות גלי הרדיו קבע הוראות שניתן למצוא בכל ספר לימוד: ההתפשטות של LW, SW ו-HF אינה קשורה למזג האוויר, הפרמטרים של היונוספירה נקבעים רק על ידי תהליכים על השמש ועל השמש. השדה המגנטי של כדור הארץ וההתפשטות לטווח ארוך של גלי רדיו בטווחים אלה נקבעים על פי מצב היונוספירה. השפעת הטרופוספירה נצפית רק על VHF ומיקרוגל.

בעבר, כותב שורות אלה היה בטוח בכך, אך כמה מקרים מהתרגול זעזעו מאוד את הביטחון הזה.

התקרית הראשונה התרחשה באתר גיאודטי ליד Serpukhov, 100 ק"מ דרומית למוסקבה. אחר הצהריים של קיץ, בהאזנה לתחנת רדיו עם גלים ארוכים במוסקבה, הופתעתי לגלות תנודות ברמת האות בתנופה של יותר מ-12 dB ועם מחזוריות של מספר שניות! האם זה עזר שהקליטה בוצעה על מד רמת הפרעות, שלא היה לו AGC, אבל היה לו מחוון חיוג של רמת אות הכניסה, דוהה במזרח הרחוק כאשר הוא מופץ למרחק קצר על ידי גל קרקע? זה לא יכול להיות! עם זאת, המחט נעה בעקשנות על פני כל הסולם. בתמיהה מוחלטת, ביציאה מהאוהל, ראיתי ענן רעמים ענק ויפהפה בשמיים, מתקרב מדרום. השוואה של מהירות הענן עם אורך הגל הראתה בבירור שהדהייה נגרמה מהפרעות של גל קרקע רגיל וגל שהוחזר מהענן.

תקרית נוספת אירעה על כלי שיט הידרוגרפי שערך עבודה מדעית במיצרים שבין איי הקוריל. למרות המרחק ממרכזים מאוכלסים גדולים, גלי האתר היו מלאים: בצפון הארץ היו הרבה תחנות שידור יפניות, במזרח הרחוק נשמעו היטב חברובסק, פטרופבלובסק-קמצ'צקי, ולדיווסטוק ומגדאן. אבל בוקר בהיר אחד (ערפילי כמו תמיד), השפופרת בחדר המחלקה סירבה לקבל שום דבר במזרח הרחוק ובצפון מזרח, והם התקשרו אלי לתקן את זה. התברר שהמקלט עובד. האזנה לאוויר במקלט תקשורת גדול ממפעילי הרדיו של הספינה הראתה כי האותות של תחנות הרדיו המוזכרות נקלטו כמעט לחלוטין, רק המוביל של תחנת הרדיו פטרופבלובסק-קמצ'צקי התקבל, די מנחש, במצב טלגרף בשתי נקודות . האתר התעורר לחיים רק בתדרים מעל 3,5 מגה-הרץ, שם נצפתה שידור KB רגיל. במשך שלושה ימים במזרח הרחוק ובמזרח היה "שקט כמו בטנק", ורק בהדרגה שוחזר המעבר.

שנים רבות לאחר מכן קיבל המחבר ספר נפלא [1] מאת דמיטרי ניקולאביץ' נסילוב, מדען מאוניברסיטת מוסקבה, שנכתב בעיקר על סמך תוצאות מחקר בשנות ה-20 וה-30. לראשונה בספרות קראתי על תקרית דומה שהתרחשה באזור אחר לגמרי של הגלובוס - במהלך הפלגת ספינת המשלחת "פרסאוס" מארכינגלסק לארץ פרנץ יוזף (FZL). צוין כי בעת יציאה מזרם הגולף החם למים הארקטיים הקרים, כל תחנות הרדיו הממוקמות בדרום כמעט לא נשמעו או נעלמו לחלוטין. אבל כשהתקרבו ל-FJL, השמיעה שוחזרה, ובמקביל, הידרולוגים ציינו את הופעתו של סילון חם נוסף של זרם הגולף. משקיפים הסבירו את "אזור הדממה" בשבירה של גלי רדיו בשכבת ערפל עבה ונרחבת מעל זרם חם הפולש למים קרים. שימו לב שבאיי קוריל המצב דומה: זרם ה-Kuro-Sio החם, המגיע מהאיים היפנים, מתנגש במים הקרים של ים אוחוצק.

ההסבר של אפקט קוריל-קולה לא נתמך על ידי מדענים סמכותיים באותה תקופה, ועד היום עובדות דומות רבות אינן נכללות בספרי לימוד על התפשטות גלי רדיו. אבל עובדות הן דברים עקשניים, וניסויים מאשרים שתופעות של שבירה, השתקפות והתפשטות מוליך גל נצפות גם ב-LW, SW ו-HF, בדיוק כמו ב-VHF.

בהקשר זה, תצפיות על עוצמת השדה של תחנות שידור רדיו מעוררות עניין רב. לדוגמה, החוקר האמריקני R. Colwell, בהיותו 170 ק"מ מפיטסבורג ומודד את עוצמת השדה של תחנת הרדיו של העיר הזו בגל של 305 מטר, קבע מתאם של 98 אחוז עם תנאי מזג האוויר. בשנת 1939, הקבוצה שלו השיגה בניסוי השתקפויות ב-HF (תדרים 1614 ו-3492,5 קילו-הרץ) משכבות טרופוספריות הממוקמות באופן משמעותי מתחת לשכבת E היונוספרית, אפילו בגבהים של 1...2.3 ק"מ! הערכים הנמדדים של השתקפות הם בסדר גודל של 10-4 עבור עננים דקים בצורת אובך, נוכחים תמיד בגבהים של 12...16 ק"מ, ובסדר גודל של 0,001...0,05 עבור חזית חמה בעננים, הם יכולים לעלות ל-0,7 (! ) עבור ענני קומולוס וסופות רעמים עוצמתיים, שלעיתים מלווים בחזית קרה.

רדיומטאורולוגיה נשכחת

תנודות בעוצמת השדה של תחנות רדיו במהלך סופות רעמים צוינו על ידי רבים - כדוגמה באיור. איור 2 מציג הקלטה של תחנת הרדיו קייב (1209,6 מטר), שנעשתה על ידי נקודת הקליטה של רדיו קייב במזג אוויר טוב (איור 2, א) ובמהלך סופת רעמים (איור 2, ב) [1]. ניתן להסביר את התנודות בהופעת אזורים של יינון אוויר מוגבר בגבהים נמוכים. אך גם בהיעדר סופות רעמים, התקרבות למשל לחזית חמה נותנת עלייה כללית בעוצמת השדה במזרח הרחוק ובצפון מזרח, בעוד שחזית קרה גורמת לתנודות חדות, דהייה ואף יכולה להוביל לאובדן אותות.

השפעות לא ליניאריות נצפות גם באטמוספירה, המתבטאות בצורה של "שכבות על" על הספק של תחנת הרדיו המתקבלת. בשנת 1938 הציע M.A. Benashvili לקבוע את מיקומן של חזיתות אטמוספריות לפי אופי ה"שכבות" על האותות של תחנות רדיו ארוכות טווח ובינוני המתקבלות מכיוונים וממרחקים שונים. כך, חזית קרה בנתיב גלי הרדיו יוצרת סדקים ונקישות, חזית חמה מייצרת רעשי רשרוש ורקע מתמשך.

במאמר אחד אי אפשר לספר מחדש רבות מהתופעות המעניינות ביותר המופיעות כאשר מקשיבים היטב לאוויר ולומדים את תהליכי התפשטות גלי הרדיו. מטרת הפרסום הזה היא למשוך את תשומת לבם של חובבי רדיו לתופעות חצי נשכחות אלו, שאבדו איכשהו בעידן המחשבים והתקשורת הלוויין שלנו. ראוי לזכור שאפילו פליטת רדיו קוסמית התגלתה על ידי מהנדסי רדיו רגילים שביצעו עבודה שגרתית של מדידת הפרעות רדיו, וההפצה ארוכת הטווח של HF התגלתה על ידי חובבי רדיו.

ספרות

נסילוב ד.נ. רדיומטאורולוגיה. - מ.: נאוקה, 1966.
Baru N.V. וחב' מגדרי כיוון רדיו - מדדי טווח של סופות רעמים כמעט. - L.: Gidrometeoizdat, 1976.
Bean, B. R. and Dutton, E. J. Radiometeorology. - L.: Gidrometeoizdat, 1971.

מחבר: V.Polyakov, מוסקבה

ראה מאמרים אחרים סעיף טכנולוגיית מדידה.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מצא דרך להשפיע על התפתחות החיידקים 02.09.2019

אבולוציה היא באמת תהליך מדהים ומרתק לצפייה, שבדרך זו או אחרת הופך יותר ויותר נגיש למחקרים וניסויים מדעיים חדשים לאורך זמן. נפתח בשנות ה-90. של המאה הקודמת מאת פרנס ארנולד, היכולת לשנות את התפתחותם של חיידקים כדי לשנות את צורתם הסופית הייתה צעד חדש לקראת שינוי בקנה מידה מלא זה בטיפוח של תרכובות חדשות ומולקולות מלאכותיות. אז צוות של מיקרוביולוגים מאוניברסיטת קלטק החליט להציג את תוצאות עבודתם החדשה, המוקדשת לטיפוח הגידול של אנטיביוטיקה חדשה המבוססת על מולקולות טבעיות.

בפרט, אנחנו מדברים על מה שנקרא טבעות בטא-לקטם, שהן טבעות אטומיות מורכבות למדי במבנה שלהן, שיכולות להשפיע ישירות על יכולתם של חיידקים ליצור לעצמם הגנה ביולוגית טבעית - מה שאומר שניתן להשתמש בזה. במספר משימות ומטרות אחרות. . בפרט, מומחים ערכו ניסויים באפשרות לגדל את הטבעות הללו ללא צורך במולקולות "טרמינליות" מיוחדות, המעידות ממש על הדרך להשלמת השרשרת הכימית של בטא-לקטמים.

והם הצליחו על ידי גידול אנזים מיוחד בשם P450 על ידי אבולוציה ישירה, שגרם ליצירת טבעות בטא-לקטם חדשות ללא שימוש במולקולות ואנרגיה מחמירות נוספות - ובכך הפך את תהליך יצירת האנטיביוטיקה החדשה להרבה יותר קל, מהיר ויציב יותר, שזה היבט חשוב לא פחות, במיוחד לאור העובדה שבהחלט יהיו לימודים עתידיים.

בנוסף, מומחים מאוניברסיטת קלטק מתכננים גם סבב מחקר נוסף הקשור לאפשרות של החלפת אנזימים אלו במולקולות גמישות עוד יותר, קלות לניהול, שכן בדרך זו תהליך היצירה וההסרה של תרופות חדשות יכול להאיץ באופן ניכר. נותר רק לחכות לחדשות נוספות בנושא.

עוד חדשות מעניינות:

▪ תירס שאינו דורש בישול

▪ מטוס נוסעים על קולי AS2

▪ נתב Huawei 5G Mobile WiFi Pro

▪ עוגיות במסלול

▪ גנים אחראים להתמכרות לקפה

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר לחובבי רדיו מתחילים. בחירת מאמרים

▪ מאמר פומפדור. ביטוי עממי

▪ מאמר איך אנשים תפרו בימי קדם? תשובה מפורטת

▪ מאמר מדידות ובדיקות חשמל. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה

▪ מאמר סוגי דבקים ליישומים שונים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר אספקת חשמל מהפילמוסקופ. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר