Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
УНЧ спектрограммы электромагнитной свиста волны, как полученные в Стэнфордском университете волны приемника группы VLF по адресу станции Палмер , Антарктиду .

Свиста является очень низкой частотой или УНЧ электромагнитного (радио) волн генерируются молнией . [1] Частоты наземных свистов составляют от 1  кГц до 30 кГц, с максимальной амплитудой обычно от 3 до 5 кГц. Хотя это электромагнитные волны, они возникают на звуковых частотах и могут быть преобразованы в звук с помощью подходящего приемника. Они возникают в результате ударов молнии (в основном внутри облаков и в обратном направлении), когда импульс распространяется вдоль силовых линий магнитного поля Земли от одного полушария к другому. Они претерпевают дисперсию на несколько кГц из-за более медленной скорости нижних частот через плазму.среды ионосферы и магнитосферы . Таким образом, они воспринимаются как нисходящий тон, который может длиться несколько секунд. Изучение вистлеров делит их на типы Pure Note, Diffuse, 2-Hop и Echo Train.

Космические аппараты " Вояджер-1" и " Вояджер- 2" зарегистрировали активность, напоминающую вистлер, в окрестностях Юпитера, известную как "юпитерианские свистульки" [2], что подтверждает визуальные наблюдения молнии, сделанные космическим аппаратом "Вояджер-1" [3].

Источники [ править ]

Импульс электромагнитной энергии грозового разряда, создающий вистлеры, содержит широкий диапазон частот ниже электронной циклотронной частоты. Из-за взаимодействия со свободными электронами в ионосфере волны становятся сильно дисперсионными и, подобно направленным волнам, следуют по линиям геомагнитного поля. Эти линии обеспечивают достаточное фокусирующее влияние на поле и предотвращают рассеяние энергии поля. Их пути простираются в космическое пространство на расстояние, в 3-4 раза превышающее радиус Земли в плоскости экватора, и переносят энергию от разряда молнии на Землю в точке противоположного полушария, которая является магнитным сопряжением положения радиоизлучения для свистульки. Оттуда свистящие волны отражаются обратно в полушарие, из которого они начинались.Энергия почти идеально отражается от поверхности земли в 4 или 5 раз с увеличением дисперсии и уменьшением амплитуды. На таких длинных путях скорость распространения энергии составляет от c / 10 до c / 100, и точное значение зависит от частоты.

История [ править ]

Свист, вероятно, можно было услышать еще в 1886 году по длинным телефонным линиям, но наиболее четкое раннее описание было дано Баркгаузеном в 1919 году. Британский ученый Ллевелин Роберт Оуэн Стори показал, что свист, генерируемый молнией, в своей докторской диссертации 1953 года . [1] [4] [5] Примерно в то же время Стори предположил, что наличие вистлеров означает, что плазма присутствует в атмосфере Земли , и что она перемещает радиоволны в том же направлении, что и силовые линии магнитного поля Земли . [4] [5] Из этого он сделал вывод, но не смог окончательно доказать существование плазмосферы., тонкий слой между ионосферой и магнитосферой . [5] В 1963 году американский ученый Дон Карпентер и советский астроном Константин Грингауз - независимо друг от друга, последний, используя данные космического корабля « Луна-2», экспериментально доказали существование плазмосферы и плазмопаузы , основываясь на мышлении Стори. [4]

Американский инженер-электрик Роберт Хелливелл также известен своими исследованиями вистлеров. Хелливелл и один из его учеников, Джек Маллинкродт, исследовали шум молнии на очень низких радиочастотах в Стэнфордском университете в 1950 году. Маллинкродт услышал несколько свистящих звуков и обратил на них внимание Хелливелла. [6] Как Хелливелл вспоминал в статье в октябрьском выпуске Stanford Engineer за 1982 год , он сначала думал, что это артефакт , но стоял по радио с Маллинкродтом, пока сам не услышал свист. Хелливелл описал эти звуки как «странные, странные и невероятные, как летающие тарелки» в статье 1954 года в Palo Alto Times.. [6] Хелливелл попытался понять механизм производства вистлеров. Он проводил эксперименты на станции Сипл в Западной Антарктиде , которая была активна с 1971 по 1988 год. [6] Поскольку длина волны ОНЧ радиосигналов очень велика ( частота 10 кГц соответствует длине волны 30 километров (19 миль)). )), У станции Siple была антенна длиной 13 миль (21 км). Антенна использовалась для передачи ОНЧ-радиосигналов в магнитосферу Земли для обнаружения в Канаде . Эти сигналы можно было ввести в магнитосферу, поскольку ионосфера прозрачна для этих низких частот.[6]

Этимология [ править ]

Свистки были названы британскими радистами времен Первой мировой войны . [4] На широкополосной спектрограмме наблюдаемая характеристика вистлера заключается в том, что тон быстро снижается в течение нескольких секунд - почти как человек, который свистит или приближается граната - отсюда и название «свистящие». [4]

Номенклатура [ править ]

Тип электромагнитного сигнала, распространяющегося в волноводе Земля-ионосфера , известный как радиоатмосферный сигнал или сферический сигнал , может выходить из ионосферы и распространяться в магнитосферу. Сигнал склонен к распространению в отраженном режиме, отражаясь взад и вперед от противоположных сторон планеты, пока полностью не ослабнет. Чтобы уточнить, в какой части этого паттерна скачков находится сигнал, он указывается числом, указывающим, на какой части пути отражения он находится в данный момент. [7] На своем первом восходящем пути он известен как a . После прохождения геомагнитного экватора он упоминается как0+1−. Знак + или - указывает на распространение вверх или вниз соответственно. Цифра представляет собой выполняемый в настоящее время полуотскок. Отраженный сигнал изменяется до тех пор, пока снова не пройдет геомагнитный экватор; потом он называется и так далее.1+2−

См. Также [ править ]

  • Хор рассвета (электромагнитный)
  • Электромагнитная электронная волна
  • Шипение (электромагнитное)
  • Атмосферный шум
  • Радио атмосферное
  • Геликон (физика)

Соответствующий космический корабль [ править ]

  • Advanced Composition Explorer (ACE), запущенный в 1997 году, все еще работает.
  • FR-1 , запущенный в 1965 году, один из первых космических аппаратов для измерения ионосферных и магнитосферных ОНЧ волн, неработающий, но все еще находящийся на орбите Земли.
  • Гелиос (космический корабль)
  • MESSENGER (Меркурийная поверхность, космическая среда, геохимия и ранжирование), запущен в 2004 г., списан в 2015 г.
  • Штормовые зонды радиационного пояса
  • Обсерватория солнечной динамики (SDO), запущенная в 2010 году, все еще функционирует.
  • Солнечная и гелиосферная обсерватория (SOHO), запущенная в 1995 году, все еще функционирует.
  • Solar Maximum Mission (SMM), запущен в 1980 году, списан в 1989 году.
  • Solar Orbiter (SOLO), запущен в феврале 2020 года, заработает в ноябре 2021 года.
  • Parker Solar Probe , запущенный в 2018 году, все еще работает.
  • STEREO (Солнечная и земная обсерватория), запущенная в 2006 г., все еще функционирует.
  • Transition Region and Coronal Explorer (TRACE) запущен в 1998 г., списан в 2010 г.
  • Ulysses (космический корабль) , запущен в 1990 г., списан в 2009 г.
  • ВЕТЕР (космический корабль) , запущен в 1994 году, все еще работает.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Роберт А. Хелливелл (2006). Вистлеры и связанные с ними ионосферные явления . Dover Publications, Inc . ISBN 978-0-486-44572-4. Первоначально опубликовано издательством Stanford University Press, Стэнфорд, Калифорния (1965).
  2. ^ Hobara, Y .; Kanemaru, S .; Hayakawa, M .; Гурнетт, Д.А. (1997). «Об оценке амплитуды юпитерианских свистов, наблюдаемых космическим аппаратом« Вояджер-1 », и о последствиях, связанных с молниями» . Журнал геофизических исследований: космическая физика . 102 (A4): 7115–7125. DOI : 10.1029 / 96JA03996 . ISSN 2156-2202 . 
  3. ^ Аплин, Карен Л .; Фишер, Георг (февраль 2017 г.). «Обнаружение молний в планетных атмосферах» . Погода . 72 (2): 46–50. DOI : 10.1002 / wea.2817 . ISSN 0043-1656 . 
  4. ^ a b c d e Галлахер, DL (27 мая 2015 г.). «Открытие плазмосферы» . Физика космической плазмы . Хантсвилл, Алабама: Центр космических полетов им . Маршалла НАСА . Дата обращения 1 декабря 2020 .
  5. ^ a b c "Оуэн Стори" . Вики по истории инженерии и технологий. 29 января 2019 . Дата обращения 1 декабря 2020 .
  6. ^ a b c d Мелисса Феллет, «Роберт Хелливелл, эксперт по радиологии и магнитосфере, умер в возрасте 90 лет», Стэнфордский отчет, 20 мая 2011 г., http://news.stanford.edu/news/2011/may/robert-helliwell- obit-052011.html
  7. ^ Смит, RL; Ангерами, Дж. Дж. (1 января 1968 г.). «Свойства магнитосферы, полученные из наблюдений ОГО 1 канальных и непроводниковых свистов». Журнал геофизических исследований . 73 (1): 1. Bibcode : 1968JGR .... 73 .... 1S . DOI : 10,1029 / ja073i001p00001 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Руководство для начинающих по естественным явлениям ОНЧ-радио - часть вторая.
  • Проект INSPIRE - Исследование очень низкочастотного естественного радио (образовательная программа НАСА).
  • Хелливелл, Роберт А. (1958). «Свистящие и ОНЧ-излучения» . В Одишоу, Хью; Руттенберг, Стэнли (ред.). Геофизика и МГГ: материалы симпозиума при открытии Международного геофизического года . С. 35–44.
  • Ромеро, Р. (2008). Радио Природа . Potters Bar: Радиообщество Великобритании . ISBN 978-1-905086-38-2.