|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Забута радіометеорологія. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка Чому забута? І що це взагалі за наука? За визначенням, радіометеорологія - це наука про зв'язок метеорологічних (погодних) процесів із процесами поширення радіохвиль в атмосфері. Однак зміст, що вкладається в цю ухвалу, кілька разів змінювався протягом усієї історії розвитку радіотехніки. Пригадаємо, перший радіоприймач А. З. Попова використовувався як грозоотметчика, т. е. перше практичне застосування радіо було радіометеорологічним! Спостереження атмосфериків - імпульсів радіовипромінювання викликаних грозовими розрядами, набуло досить широкого поширення у 20-30-ті роки. Був відомий, наприклад, прилад швейцарського фізика Люжона, названий атморадіографом і удосконалений грозовідмітник Попова, об'єднаний з метеорологічним анемокінемографом [1]. Спостереження велися на наддовгих хвилях (частоти в десятки кілогерців), що мають велику дальність поширення, тому можна було реєструвати віддалені вогнища грозової діяльності, у тому числі і тропічні. У роки Другої світової війни, коли Швейцарія виявилася відрізаною від джерел метеороїчної інформації, завдяки спостереженням атмосфериків вдавалося реєструвати виникнення циклонів навіть біля берегів Флориди. Перетинаючи Атлантику, ці циклони згодом визначали погоду в Європі. Пізніше для більш точного визначення осередків атмосфериків група Люжона організувала в 1957-1959 роках. спостережні пункти в Цюріху та на Шпіцбергені. Пеленгація з базою 4200 км дозволила реєструвати грози майже всієї північної півкулі. Техніка спостереження атмосфериків значно вдосконалилася, коли з'явилися приймачі-пеленгатори з індикацією імпульсів, що приходять не на слух, а на екрані ЕПТ. Структурна схема сучасного грозопеленгатора показано на рис. 1 [2]. Це приймач прямого посилення, що містить три ідентичні канали зі смуговими фільтрами Z1-Z3, налаштованими на частоту (наприклад, 27 кГц), що приймається, і підсилювачами А1 - A3. Два канали отримують сигнал від схрещених під прямим кутом рамкових антени WA1 і WA2 (з рівним успіхом можна використовувати магнітні), а третій - від всеспрямованої штирьової антени WA3. Сигнал третього каналу обмежується амплітудою обмежувачем U4 і служить як зразковий для роботи двох синхронних детекторів U1 і U2, встановлених у перших двох каналах.
На виходах синхронних детекторів демодульовані сигнали пропорційні синусу і косинус кута приходу радіохвиль. Подавши їх, після відповідного посилення та формування в пристроях U5 і U6, на пластини горизонтального та вертикального відхилення ЕПТ, ми отримуємо кут відхилення променя, пропорційний арктангенсу відношення напруги в каналах з рамковими антенами, тобто азимуту кута приходу хвиль. Початкове юстування пеленгатора здійснюється поворотом рамкових антен і фазообертачем U3 в ланцюзі зразкового сигналу. Як бачимо, пеленгатор досить простий, не містить рухомих пристроїв для повороту антен, проте дозволяє визначати азимут із досить високою точністю. Атмосферик на екрані спостерігається у вигляді викиду променя з центру екрану у напрямку, що відповідає азимуту, причому довжина викиду відповідає амплітуді атмосферика. Таким чином формується полярна діаграма інтенсивності атмосфериків. Тайфуни і урагани дають на ній гострий різкий максимум, а фронтальні області гроз - широкий максимум за спрямованістю і менший за інтенсивністю [1]. Техніка грозопеленгації якось не отримала належного висвітлення у вітчизняній літературі, а в радіоаматорській - зовсім відсутня. У той же час передбачення гроз, ураганів, шквалів, злив та спостереження за їх розвитком надзвичайно важливі, особливо у сільській місцевості. Здається, тут широке поле діяльності для радіоаматорів. Інший аспект радіометеорології пов'язаний із спостереженнями проходження сигналів радіостанцій в атмосфері. У 20-30-ті роки минулого століття вважалося само собою зрозумілим, що радіоприйом пов'язаний зі станом погоди. Серед радистів існувала навіть така прикмета: "хороша погода – поганий прийом, погана погода – хороший!". Тоді ж було проведено багато роботи та дослідження, що доводять зв'язок поширення довгих, середніх та коротких хвиль (ДВ, СВ та KB) з метеоумовами. Участь у них брали радіоаматори Г. І. Казаков (Ташкент), М. А. Бенашвілі (Тбілісі), Л. С. Леонов та А. П. Щетинін (Москва). Їхні спостереження дали дуже цінні результати, але тепер про них мало хто знає. У роки Великої Вітчизняної війни було не до радіометеорології, але розвивалася радіолокація, освоїли діапазони дециметрових, сантиметрових, а пізніше і міліметрових хвиль. розсіяння на тропосферних неоднорідностях виявили існування тропосферних хвилеводів. Були отримані радіолокаційні відбиття від хмар, зон опадів і навіть від "ясного піднебіння" - ділянок тропосфери з великими флуктуаціями індексу заломлення. Таким чином, сформувалася вже "третя" радіометеорологія, що вивчає поширення та відображення УКХ у тропосфері [3]. До неї часто відносять вивчення атмосфери за допомогою куль-зондів, забезпечених радіопередавачами. Згадаймо знаменитий радіозонд системи проф. Молчанова, вперше запущений у січні 1930 р. Він був настільки вдало сконструйований, що навіть через багато років використовувався більшістю вітчизняних метеостанцій. Саме ця радіометеорологія та плюс ще радіолокаційна метеорологія стали головними в повоєнні роки, повністю витіснявши ту, стару радіометеорологію, що відноситься до ДВ, СВ і КВ. Цьому ж "ненароком" посприяли і відомі вчені Педерсен і Остін, ще в 1927-1931 рр. . які висловилися за незалежність поширення ДВ, СВ і КВ від метеоумов (насправді їх висновок було зроблено в результаті спостережень в Америці за роботою європейських станцій, а на таких просторах зустрічається будь-яка погода [1], тому залежності і бути не може). З того часу в науці про поширення радіохвиль утвердилися положення, які можна знайти в будь-якому підручнику: поширення ДВ, СВ і КВ з погодою не пов'язане, параметри іоносфери визначаються лише процесами на Сонці та магнітним полем Землі, а подальше поширення радіохвиль цих діапазонів - станом іоносфери . А вплив тропосфери спостерігається тільки на УКХ та НВЧ. Раніше в цьому був упевнений і автор цих рядків, але кілька випадків із практики сильно похитнули цю впевненість. Перший випадок стався на геодезичному полігоні під Серпуховим, за 100 км на південь від Москви. Влітку, слухаючи московську радіостанцію на довгих хвилях, з подивом виявив коливання рівня сигналу з розмахом більше 12 дБ і з періодичністю в кілька секунд! Чи допомогло те, що прийом вівся на вимірювач рівня перешкод, в якому не було АРУ, зате був стрілочний індикатор рівня вхідного сигналу, федінги на ДВ при поширенні на невелику відстань земною хвилею? Бути такого не може! Проте стрілка вперто ходила за всією шкалою. В повному здивуванні вийшовши з намету, я побачив на небі величезну і красиву грозову хмару, що наближається з півдня. Зіставлення швидкості руху хмари з довжиною хвилі ясно показало, що федінги були викликані інтерференцією звичайної земної хвилі та хвилі, відбитої від хмари. Інший випадок стався на гідрографічному судні, яке проводило наукові роботи в протоках між Курильськими островами. Незважаючи на віддаленість від великих населених центрів, ефір був сповнений: на СВ - маса японських радіомовних станцій, на ДВ добре чути були Хабаровськ, Петропавловськ-Камчатський, Владивосток і Магадан. Але одного чудового ранку (як завжди туманне) приймач у кают-компанії відмовився приймати хоч що-небудь на ДВ і СВ і мене покликали полагодити його. Приймач виявився справним. Прослуховування ефіру на великому зв'язному приймачі у радистів судна показало, що сигнали згаданих радіостанцій поглиналися практично повністю, лише радіостанція Петропавловська-Камчатського, що несе, приймалася, швидше вгадувалася, в телеграфному режимі бала на два. Оживав ефір лише на частотах вище 3,5 МГц, де спостерігалося нормальне для KB проходження. Три дні на ДВ і СВ було "глухо як у танку", і лише поступово проходження відновилося. Через багато років до автора потрапила чудова книга [1] Дмитра Миколайовича Насилова, вченого з МДУ, написана головним чином за результатами досліджень 20-30-х років. Вперше в літературі прочитав про аналогічний випадок, який стався зовсім в іншому районі земної кулі - під час рейсу експедиційного судна "Персей" від Архангельська до Землі Франца-Йосифа (ЗФІ). Було відзначено, що при виході з теплої течії Гольфстріму в холодні арктичні води всі розташовані на південь радіостанції ледь чутно або зникли зовсім. Але при підході до ЗФІ чутність відновилася, водночас гідрологи відзначили появу ще одного теплого струменя Гольфстріму. Спостерігачі пояснили "зону мовчання" рефракцією радіохвиль на потужному та обширному шарі туману над теплою течією, що вторгається в холодні води. Зауважимо, що на Курилах ситуація аналогічна: тепла течія Куро-Сіо, що йде від японських островів, стикається з холодними водами моря Охотського. Пояснення Курильсько-Кольського ефекту тоді не було підтримано авторитетними вченими, та й досі багато подібних фактів не включено до підручників з поширення радіохвиль. Але факти - вперта річ, та експерименти підтверджують, що на ДВ, СВ та KB також спостерігаються явища рефракції, відображення та хвилеводного поширення, як і на УКХ. У цьому плані великий інтерес становлять спостереження за напруженістю поля радіомовних станцій. Так, наприклад, американський дослідник Р. Колвелл, перебуваючи за 170 км від м. Пітсбурга та вимірюючи напруженість поля радіостанції цього міста на хвилі 305 метрів, встановив 98-відсоткову кореляцію з погодними умовами. Його ж група в 1939 р. експериментально отримала відображення на KB (частоти 1614 і 3492,5 кГц) від тропосферних шарів, що знаходяться значно нижче від іоносферного шару Е, навіть на висотах 1...2.3 км! Виміряні значення коефіцієнта відображення становлять порядку 10-4 для тонких хмар у вигляді серпанку, що завжди є на висотах 12...16 км, і порядку 0,001...0,05 для хмар теплого фронту, вони можуть зростати до 0,7 (! ) для потужних купових і грозових хмар, які часто супроводжуються холодним фронтом.
Коливання напруженості поля радіостанцій при грозах відзначалися багатьма - як приклад на рис. 2 наведено запис радіостанції м. Києва (1209,6 метра), виконаний київським радіоприймальним пунктом за хорошої погоди (рис. 2,а) та при грозі (рис. 2,б) [1]. Вагання можна пояснити появою областей підвищеної іонізації повітря на невеликих висотах. Але і відсутність гроз наближення, наприклад, теплого фронту дає загальне зростання напруженості поля на ДВ і СВ, тоді як холодний фронт викликає різкі коливання, федінги і може призвести навіть до пропадання сигналу. В атмосфері спостерігаються і нелінійні ефекти, що виявляються у вигляді "накладок" на радіостанції, що несе приймається. М. А. Бенашвілі в 1938 запропонував визначати розташування атмосферних фронтів за характером "накладок" на сигнали ДВ і СВ радіостанцій, що приймаються з різних напрямків і відстаней. Так, холодний фронт на шляху радіохвиль породжує тріски та клацання, теплий фронт - шарудіння, суцільне тло. В одній статті неможливо переказати безліч найцікавіших явищ, що виявляються при уважному прослуховуванні ефіру та вивченні процесів поширення радіохвиль. Мета цієї публікації - привернути увагу радіоаматорів до цих напівзабутих явищ, які якось загубилися в наше століття комп'ютерів і супутникового зв'язку. Не зайве нагадати, що навіть космічне радіовипромінювання було відкрито рядовими радіоінженерами, що виконували буденну роботу з вимірювання радіоперешкод, а подальше поширення KB - радіоаматорами. література
Автор: В.Поляков, м.Москва
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Творчі люди отримують задоволення від марнотратства часу ▪ Білий графен для охолодження мікросхем ▪ Силові транзистори StrongIRFET2 ▪ Мікросхема статичної пам'яті об'ємом 72 Мбіт CY7C147X
▪ Розділ сайту Будівельнику, домашньому майстру. Добірка статей ▪ стаття Умовні позначення (знаки) ГОНС. Основи безпечної життєдіяльності ▪ статья Які міста світу входять до першої десятки найдощливіших? Детальна відповідь ▪ стаття Начальник управління капітального будівництва. Посадова інструкція ▪ стаття Блок ІЧ управління реле. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Міднення цвяхів. Хімічний досвід
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page