Miško Bobić WebLog

Da li ste se ikada pitali kako to da cujete neku AM stanicu na radiju koja je udaljena nekoliko hiljada kilometara od vas, a ne cujete FM postaju iz neke susedne zemlje udaljene manje od 400 km? Razmotrimo ovaj problem sa frekvencijske strane. AM talasi emitiraju u području od 150 kHz do 15 MHz, a FM talasi od 88 do 108 MHz. Tu se zapravo krije odgovor.
Ionosfera je deo prostora koji sfericno okruzuje Zemlju, a nalazi se na podrucju od 50 km do 500 km visine. Ono sto je karakteristika za taj prostor jeste postojanje slobodnih jona. Dolaskom radio talasa u to podrucje, moze doci do njegovog prolaza kroz jonosferu ili refleksiji od ionosfere, ovisno o frekvenciji radio talasa . Bez ulazenja u teoriju slojeva jonosfere, recimo samo da ce se radio talasi ispod 18 MHz odbijati od jonosfere i vracati nazad na Zemlju, a oni iznad 18 MHz ce proci i otici zauvek u svemir. Spomenimo samo da ovo pravilo vazi po noci, dok ce se po danu radio talas frekvencije od čak 30 MHz odbiti od ionosfere. No ono sto je sigurno jeste da se radio talasi od 88-108 MHz nikad nece odbiti od jonofere! Sada znate zasto na FM radiu nikad nema konstantnih klikova i pucketanja (zemlju pogodi 100 gromova u sekundi), dok su na AM radiu oni svakodnevnica. I naravno sada je jasno zasto ne mozemo cuti FM stanicu udaljenu 400 km, dok AM stanicu udaljenu 1000 km cujemo bez problema - njeni su se radio valovi odbili od ionosfere i tako došli do nas.

Iz ovoga je jasno da ce se sferici koji se nalaze udaljeni i par hiljada kilometara cuti bez problema u VLF prijemniku, jer njihova frekvencija (10 kHz) je niza od kritične (18 MHz). U mnogo slucaja takav sferik ce se nakon odbijanja od jonosfere izobliciti i postati Tweek.
Postoje dakako izuzeci, kada se radio talas od npr. 100 MHz moze odbiti zbog sporadicne jonizacije E sloja jonosfere. Slican izuzetak postoji i u podrucju radiotalasa ispod navedene kriticne frekvencije od 18 MHz. Naime Whistleri na niskoj frekvenciji do svega 10 kHz nastanu bas tako sto sferici prodju jonisferu.

Verovali ili ne, ali sa VLF prijemnikom moguce je cuti neke insekte – primeri komarac. Razlog je u interakciji njihovih krila tj. elektrostatskom praznjenju svaki puta kada se krila medjusobno dodirnu. Obzirom da na slican nacin ta krila proizvode i akusticku vibraciju, za ocekivati jest da cemo isti zvuk cuti na VLF prijemniku. Svaki komarac koji mi se je priblizio na pola meatra od antene, ostavio je i zvucni zapis, identican onom kakvog cujemo usima http://www.astro.hr/ucionica/radioastronomy/VLF/bzzzz.mp3

Na slici iznad mozemo videti spektrogram spomenutog audio zapisa. Horizontalne crte koje se vide prikazuju zagadjenje gradske mreze, tj. harmonike od 50 Hz signala. Sam signal na 50 Hz je naknadno filtriranjem uklonjen (zato ga nema na slici). Isprekidane vertikalne linije su sferici, kratki klikovi tj. pucketanja. Zato nam nece biti tesko pronaci komarce na ovoj slici. Ako pogledamo na 500 Hz mozemo videti tonove koji variraju po visini frekvencije, a predstavljaju ‘potpis’ od barem dva komarca. Iz ovoga smo ujedno i naucili da komarac udari svojim krilima oko 500 puta u sekundi.

Osim komaraca, mozemo cuti vlastite korake ukoliko se krecemo dok snimamo. Zato je preporuceno smestiti se i boraviti na jednoj lokaciji. Uz upozorenje da hodanje papucama po stepenicama proizvodi ekstremno jake zvukove koje nisu bas zdravi za nase usi.

Kada se vec spominje zdravlje, valja napomenuti da slusalice koje se gurnu u uho nisu pogodne za slusanje prirodnih radio fenomena, jer mogu izazvati delomican gubitak sluha na nekoliko sati ili zujanje u usima (slično onom nakon pucanja vatrenim oružjem - ovo zna svatko ko je bio u vojsci). Razlog opasnosti jeste u jako velikoj dinamicnoj raznolikosti zvukova koje slusamo. Whistleri koje zelimo cuti su tihi, a celo vrieme slusamo pucketanje jakih i glasnih sferika.

Najbolje vreme za hvatanje Whistlera je od ponoci pa do otprilike sat vremena nakon izlaska sunca. Mada i vrieme od zalaska sunca do ponoci nije lose i takođe ima nesto aktivnosti. Statisticki gledano, idealno vreme je od dva sata pre izlaska sunca, pa do sat nakon izlaska. U tom periodu bude najmanje sferika. A osim toga drugi razlog jest sto su magnetosferci dobri pred svitanje.

Naravno postoji mogucnost zbog atmosfere da ne uhvatimo niti jedan Whislter. No postoje i obrnute situacije, prilikom geomagnetske oluje koju izaziva pojacana sunceva aktivnost (solar flare), kada mozemo cuti i preko 100 Whistlera u minuti.

Vecina prirodnih zemaljskih radio emisija odvija se u rasponu frekvencija od otprilike 100 Hz pa do 100 kHz. Podrucje pod imenom VLF proteze se u rasponu 3 kHz do 30 kHz i ono zajedno sa ULF-om (300 Hz-3 kHz) zapravo obuhvata najzanimljivije podrucje prirodnih Zemaljskih radiotalasa. U njemu mozemo cuti spomenute Whistlere. Gledano frekvencijski moglo bi se reci da se to podrucje nalazi u audio opsegu (0 - 20 kHz), ali treba znati da pritom mislimo na elektromagnetske talase, a ne na akusticne talase koji su vibracije molekula zraka(!). Mi usima mozemo cuti frekvencije od 0 Hz - 20 kHz, ali samo kada se radi o akustickoj vibraciji - radio talas takve frekvencije ne mozemo cuti. Za to nam je potreban VLF prijemnik.

Nazalost, covek svojim delovanjem nenamerno zagadjuje elektromagnetski spektar izmedju 50 Hz i 1 kHz. Time pre svega mislimo na podzemne i nadzemne strujne vodove, dalekovode, i trafostanice. Valja znati da struja koju dobijamo iz elektrana nazalost nije savrsenog sinusnog oblika. Zapravo, savrseni sinusni oblik postoji samo u matematičkoj jednacini i nigde drugde. Zbog izoblicenog sinusnog oblika, osim osnovnog tona na 50 Hz, dolazi do generiranja citavog niza tonova skroz do 1 kHz (pa i vise) koji se zovu harmonici. Ti harmonici zajedno sa osnovnim signalom na 50 Hz rade probleme pri slusanju prirodnih radio talasa http://www.astro.hr/ucionica/radioastronomy/VLF/grad.mp3 U gradu je zato prakticno nemoguce slusati ”prirodni radio”. Na selu je nesto bolja situacija.

Stoga mozemo zakljuciti da pracenje i hvatanje radiovalova trazi ili trajni smestaj izvan naselja, ili posedovanje vozila - odlazak u ekspedicije. Mnogi astronomi, nesvesno, bezeci od svetlosnog zagadjenja, pobegnu zapravo i od elektromagnetskog zagadjenja. Pa dok teleskopima gledaju nocno nebo, VLF prijamnik moze biti spojen na Minidisk ili slicnu spravu, te snimati, a kasnije kada se vrate kuci, proanalizirati snimku na racunaru, ili jos jednostavnije uzivati u slusanju prirodnog radia. Bitno je samo spomenuti da se prilikom koriscenja VLF prijemnika, snimanja moraju raditi podalje od visokih objekata, drveca i sl. koji nam kvare i blokiraju prijem.

Prvi put su zabelezeni u 19-tom veku kada su ih operatori telefona i telegrafa culi u svojim slusalicama. U pocetku se smatralo da je to problem u zicama i spojevima telegrafskog sistema. Prvi pisani dokument o tome zabelezen je 1886 u Austriji kada su Whistleri uhvaceni na 22km dugoj telefonskoj zici. 1894-te godine u casopisu Nature W.H.Preece opisao je kako su sluzbenici Britanske Poste za vreme pojave polarne svetlosti culi Whistlere preko telefonskih uredjaja (spojenih na duge telegrafske zice). Prica se nastavlja kada su tokom prvog svetskog rata koristene metode spijuniranja neprijateljskog telefona, tako da bi se u zemlju zabile cevi i spojile na osetljiva audio pojacala, u cilju presretanja informacija. Cela stvar je jako dobro funkcionisala, no povremeno bi se javljali i neki cudni zvukovi koji bi pucketali i zvizdali. Smatralo se da je u pitanju problem samog audio pojacala tj. komponenata u njemu. No laboratorijskim ispitivanjima pokazalo se da audio pojacala rade sasvim normalno i niti jednim testom nisu uspeli ponoviti takav zvuk zvizdanja. Stoga je pojava Whistlera (tada 1919-te) deklarirana kao ”neobjasnjivo”. Tek je 30-tih godina proslog veka polako pocelo nestajati velo. Tajne koje je obavijalo pojavu Whistlera kada je T. S. Eckersly postavio hipotezu, pretpostavivsi da bi gromovi mogli izazvati radio talase koji bi putujuci u Zemljinu jonosferu mogli proizvoditi takve zvukove.

Prirodni radiotalasi koje slusamo na frekvencijama 0-20 kHz nastaju najcesce delovanjem gromova, te interakcijom zemljine aurore i magnetskog polja sa Suncevim vetrom. Svakako najpoznatiji od tih prirodnih radiotalasa su Whistleri ciji nastanak cemo sada opisati. Prilikom udara munje dolazi do emitovanja radiotalasa na gotovo svim frekvencijama istovremeno, a pojava je poznata kao sferik, koji smo vec opisali i kojega cujemo kao klik. Jedan deo te energije prodje jonosferu i ode u podrucje magnetosfere, odnosno u svemir. Tamo ti radiotalasi prate silnice Zemljinog magnetskog polja koje ih vracaju na drugu Zemljinu polutku. Prilikom povratka dolazi do rasprsivanja te energije (na pomalo slican nacin kako se svetlo rasprsuje u prizmi), pa tako radio talasi visih frekvencija stignu pre onih nizih, sto rezultira karakteristicnim tonom ”padanja”, upravo onako kako i zvuci Whistler. Na primer, kada grom lupi negde u juznoj Africi, mi cemo u Srbiji (ako budu zadovoljeni svi uslovi za rasprsenje) uhvatiti jedan ili citav skup Whistlera, kao primer na ovom snimku http://www.astro.hr/ucionica/radioastronomy/VLF/whistlers.mp3 koja je napravljena u Zagrebu. Na snimku Whistlera nazalost kvari zagadjenje gradske mreze (50Hz), a i vremenski uslovi nisu bas bili najbolji tako da se cuje nekoliko bliskih udara munja (cca 100 km) što je za posledicu imalo veliku kolicinu sferika i pucketanja.

Mnogi su za Prvi Maj sedeli u hlad, pili pivce i jeli rostilj. Doduse i ja sam odmarao ali posto sam bio u mogucnosti da snimim u miru razne cvrkute ptica. Sve to sam malo obradio i napravio cak i stereo signal. Sve to mozete pogledati na ovom linku http://www.speedyshare.com/785911593.html

p.s. To je snimano sa mobilnim telefonom pa snimak nije bas najboljeg kvaliteta. Ali je zato stereo signal sjajno odradjen. Preporucujem da obevezno poslusate 2 Popdnevno snimanje posto je extra

Chorus

Najcese se javljaju ujutru pre izlaska sunca (jutarnji Chorus). Taj zvu podseca na pevanje ptica ili jos jednostavnije kao kada smo dosli na neko jezero puno ptica, zaba, insekata koji ispustaju zvukove. Radi se o stotinama rastucih tonova (slicnim rastucim Whistlerima) koji se medjusobno preklapaju. Ovde mozemo cuti primer jutarnjeg Chorusa http://www.astro.hr/ucionica/radioastronomy/VLF/chorus.mp3 koji je snimljen posebnom medotom sa dve loop antene postavljene na po 90 stepeni jedna u odnosu na drugu kako bi se dobio stereo signal. Chorus se ne mora pojaviti samo ujutro. U nekim delovima severne Evrope I Aljaske se tokom pojava polarne svetlosti moze Chorus cuti i danju. Tada se naziva Auroral Chorus.

Posto sam pisao o svercima, red bi bio da nastavim tu pricu vezanu za prirodni radio fenomen. Ono o cemu cu vam danas pisati je Tweeks. Zvukom je pomalo slican sfercima, mada se za nijansu drugacije cuje. . Radi se o sfericima koji su dosli do nas odbijajuci se jednom ili vise puta od jonosfere. Prilikom tih odbijanja, dolazi do male disperzije frekvencija, pri cemu vise frekvencije stignu nesto malo pre onih nizih. Evo kako to izgleda u mp3 formatu
http://www.astro.hr/ucionica/radioastronomy/VLF/tweeks.mp3 potsecaju na lupanje staklica zar ne?