Deze webpagina toont enkele resultaten van een radiogebaseerd meteorendetectiesysteem. Maar wat is dat precies?
Deze pagina legt niet alles uit, maar geeft alvast een basisinzicht.
Meteoren (“vallende sterren” / “shooting stars”) zijn meteoroïden die de aardatmosfeer binnendringen en daarbij verbranden. Wij zien ze als een korte lichtstreep, meestal veel korter dan een bliksemschicht. Ze hebben dus niets met sterren te maken.
Sterren zijn extreem ver weg en zeer grote objecten (zoals onze zon), terwijl meteoren zich op een hoogte van rond of net boven 100 km boven het aardoppervlak bevinden.
Meteoroïden zijn steenachtige of metalen objecten die, net als de aarde, rond de zon bewegen. Het grootste verschil tussen de aarde en meteoroïden is hun grootte. Vergeleken met de aarde zijn meteoroïden zeer klein. Sommige kunnen groot zijn (tot ongeveer een meter, met een massa van tientallen tonnen), maar de meeste zijn klein, en zelfs zeer klein (soms slechts enkele grammen).
Je zou verwachten dat objecten die meteoren veroorzaken en zich tientallen of honderden kilometers ver weg bevinden, groot moeten zijn. Dat is echter niet zo. Wat we zien is niet het millimeter-grote deeltje zelf dat de atmosfeer binnendringt, maar het effect dat het veroorzaakt: verhitte en geïoniseerde gassen (afkomstig van het meteoroïde en de omringende lucht).
Naast de termen meteor en meteoroïde bestaat ook de term meteoriet. Dit is een meteoroïde die daadwerkelijk het aardoppervlak bereikt. De meeste meteoroïden die we als meteoren zien, zijn zo klein dat ze volledig verbranden voordat ze de grond bereiken.
Meer informatie is te vinden op de website NASA StarChild, en uiteraard op vele andere plaatsen op het internet.
Meteoren zijn vooral bekend als zichtbare verschijnselen: korte lichtstrepen aan de nachtelijke hemel. Er bestaan ook camera-installaties die continu beelden maken (met lange belichtingstijden), waarop meteoren zichtbaar zijn als korte lijnsegmenten.
Meteoren hebben echter meer effecten dan enkel een “lichtstreep”. De lucht wordt geïoniseerd, waardoor radiogolven worden gereflecteerd. Radiogolven (bijvoorbeeld van radiostations) die vanaf de grond worden uitgezonden, kunnen via deze geïoniseerde sporen terug naar de aarde worden gereflecteerd. Dat principe wordt gebruikt bij radiometeorendetectie.
Een belangrijk voordeel is dat meteoren ook overdag gedetecteerd kunnen worden, en zelfs bij bewolkt weer.
Welke radio?
Dit kan een “gewoon” radiostation zijn, en dat wordt ook vaak gebruikt. Daarnaast bestaan er radio-bakens die speciaal zijn opgezet voor dit type radioastronomie. In dit geval wordt zo’n baken gebruikt.
In Ieper bevindt zich een radiobaken dat een radiosignaal uitzendt met een constante frequentie van 49,95 MHz, zonder modulatie, dus een zuivere draaggolf met vaste frequentie.
Het principe is eenvoudig.
Een radio (verbonden met een antenne) wordt afgestemd op een ver weg gelegen radiozender die radiogolven uitzendt. De zender kan dichtbij genoeg zijn om een direct ontvangen signaal te produceren. Dat directe signaal is hier echter niet het interessante signaal.
Wanneer er een reflectie optreedt hoog in de atmosfeer (zoals bij een meteor), kan het signaal van de radiozender alsnog door de ontvanger worden opgepikt, zelfs als er geen directe zichtlijn bestaat tussen zender en ontvanger. Dit is de basis van radiogebaseerde meteorendetectie.
Het principe is dus:
In de praktijk werkt het zo, maar met enkele belangrijke kanttekeningen.
Niet alleen meteoren veroorzaken radioreflecties. In België zijn er vrijwel altijd vliegtuigen tussen zender en ontvanger, en ook deze reflecteren radiogolven. Bovendien is het meteorsignaal relatief zwak, waardoor de radio zeer gevoelig moet zijn. Dit leidt tot veel ruis, die niet afkomstig is van reflecties van die ene radiozender.
Het resultaat is een aanzienlijke hoeveelheid ruis, met daartussen signalen van meteoren en andere objecten (voornamelijk vliegtuigen). Daarom is signaalanalyse nodig om meteoren betrouwbaar te detecteren.
De gebruikte methode is gebaseerd op frequentie-analyse
(zie example_radio_meteor.html voor illustraties).
De frequentie waarop een meteor effect heeft, is goed bekend:
Wanneer gekeken wordt in een frequentieband rond de verwachte frequentie (het verschil tussen zendfrequentie en ontvangerbasisfrequentie), blijkt dat het meest interessante gebied net iets hoger ligt (typisch maximaal 100-200 Hz hoger).
Dit komt doordat de meteor naar beneden beweegt (richting ontvanger) en het reflectiegebied zich eveneens naar de ontvanger verplaatst. Beide effecten leiden tot een toename van de ontvangen frequentie (“blauwe verschuiving”).
Om deze frequentie-informatie zichtbaar te maken, worden spectrogrammen gebruikt
(zie example_radio_meteor.html voor meer informatie), ingezoomd op het relevante
frequentiegebied.