Radyo Meteor Gözlem Dizisi-3

 Site Yöneticisi
 25 Şubat 2012

Değerli okuyucumuz!  Yayınlanan konulardan sonra bizlere gelen bir çok e-postada; bazen birbirine benzer, bazen farklı, bazen de ileride yayınlanacak bölümler hakkında sorular içerdiği gözlenmektedir. Bunlar, her ne kadar şimdiye kadar nezaketen tek tek cevaplanmış olsa da, sizlerden ricamız; yayınlanan bölümlerle ilgili sormak istediğiniz soruları her bölümün altında bulunan yorum bölümünü kullanarak sormanızdır. Böylelikle aynı soruyu merak eden diğer okuyucularımız da bu soruların cevaplarına kolayca ulaşabileceklerdir. Soru ve ifadelerinizin Türkçe kurallarına uygun ve anlaşılır olması, size en doğru cevabın verilebilmesi için önem arz etmektedir. Yeni konu için lütfen yazının devamını okuyunuz.

METEORDAN  YANSIMA TEORİSİ

Meteordan Yansıyan Radyo Dalgaları

Meteordan yansıyan radyo dalgalarının yansıma şekli, meteorun oluşturduğu izdeki elektronların yoğunluğuna bağlıdır. Yansımada genellikle iki sınırlayıcı durum mevcuttur. Bu durumlar; sönük meteorlar (underdense) tarafından oluşturulan elektron yoğunluğunun çok düşük olduğu izler ile parlak meteorların (overdense) oluşturduğu çok yüksek elektron yoğunluğuna sahip meteor izleridir.  

Her iki türde yansıma ile ilgili açıklamalar ilerleyen bölümlerde yer alacak olup, burada sadece bu iki tür sinyalin en önemli özelliklerinden bahsedilmektedir.

Sönük (Underdense) Meteorlar 

Teoriye göre sönük meteorlardan radyo sinyallerinin yansımaları için belirlenmiş bir üst limit vardır. Buna göre sönük yansımalar için meteor izine metre başına 2 * 1014 kadar elektron düşer. Bu durum genel olarak beşinci şiddette meteorlara karşılık gelen bir meteor izi yoğunluğu demektir. Sönük meteorlardan yansımalar ile ilgili gözlemler, çıplak gözle gözlenemeyen büyüklükteki meteor kütlelerini kapsar.

Sönük izlerden yansıyarak alınan radyo sinyali Şekil-2’de gösterilmiştir. Alınan gücün zamana bağlı grafiğine bakıldığında, saniyenin yüzde birinde meydana gelen ani artıştan sonra, grafikte üstel bir bozulma takip ettiği görülmektedir. Sinyal gücünün zamanla değişimi “meteorun profili” olarak da adlandırılır. Diğer yandan bu sönük meteorlardan gelen radyo sinyallerinin sürekliliği, saniyenin onda birinden fazla sürmez. Alınan sinyal gücü profilinin kolaylıkla ayırt edilebilir olması dışında, sönük meteorlar basite indirgenmiş iki iyi niteliğe de sahiptir. Birinci olarak sayıca fazladırlar ki bu durum istatistiksel  tekniklerin kullanımını kolaylaştırır. İkinci olarak yansıma kurallarına kesinlikle uygundurlar. Bu son özellik, gökyüzünde meteor yansıma noktasının pozisyonu ile atmosferdeki meteor yolu arasında bir bağlantı oluşturur.  

Parlak (Overdense) Meteorlar

Parlak meteorlar daha nadir görülür. Bu meteorlardan gelen sinyal yansımaları saniyeler sürebilir. Bu tür meteorların izi, genellikle rüzgar tarafından şiddetli bir deformasyona maruz kalır. Başlangıçta aynasal yansımaya uygun şekilde olmasa da, parlak meteor izleri de radyo dalgalarını alıcı alanına yansıtabilirler. Şekil-3’te bu tür yansımaların tipik gözlemlerinin grafiği görülmektedir.

Parlak meteor izlerinin radyo dalgaları için iyi derecede yansıtma özelliği gösterdiğini bilinmektedir. Burada sadece sönük meteor izlerinin parametrelerinin belirlenmesi üzerinde durulacaktır. Bir meteor sisteminin sınırları analiz edilirken, gözlemlenebilecek en küçük meteora gerek duyulur. Bu sebeple sönük meteorlar, bu sınırların belirlenmesi için uygundur.

Meteor İzinin Difüzyonu

Atmosferde meteorun iyonlar oluşturmasından hemen sonra, difüzyon olayı başlamakta, herhangi bir andaki iyon yoğunluğu dağılımı Gauss Kanunu’na uyacak şekilde olmaktadır. Difüzyon ve iyon yoğunluğundaki bu azalma ile, meteor izinin parlak kısmının yarıçapı da küçülmüş olur. Bu değişim Şekil-4’de gösterilmiştir.

Fresnel Osilasyonları (Salınımları)

Aynasal yansıma olayı; dalgaların girişimi ile açıklanabilir. Radyo dalgaları, meteor izinin tüm kısımlarından yansıyabilir. Ancak, yapıcı girişim dediğimiz dalgaların üst üste binmesi olayı ise belirli yönlerde gerçekleşmektedir. Bunun yanında radyo sinyaline yakın olan izdeki yansıma, en uzaktaki izdeki yansımayı da etkilemektedir. Pratik olarak birkaç kilometrelik bir meteor izinin radyo sinyalinin girişim yapmasına sebep olduğunu söylenebilir. Bir yansıma noktasından söz etmek yerine  “yansıma bölgesi”nden söz etmek daha uygun olmasına rağmen, geometrik optikte de yansıma noktası denildiği için, benzerlik sağlaması amacı ile “nokta” tabiri kullanılmaktadır.

Şekil-5a’ya bakılacak olursa yansıma süreci daha iyi anlaşılabilir. Şekildeki “q” noktasından yansıyan sinyal “p” noktasından yansıyan sinyale göre daha çok yol almaktadır. Bu nedenle iki sinyal arasında bir faz farkı olmalıdır. Bunlar yapıcı girişim bölgeleri “ana sinyal” , yıkıcı (sönümleyici) girişim bölgeleri olarak tanımlanabilir. Yapıcı ve yıkıcı girişimler Şekil-5’te olduğu gibi sırasıyla beyaz ve siyah renktedir. Bu bölgelere “Fresnel Bölgeleri” denir. 

Bir meteorun atmosferdeki hareketi sırasında bıraktığı izin beyaz ve siyah parçalarının dönüşümlü olarak meydana gelmesi, aynı zamanda enterferans sebebi ile radyo sinyalinin güçlenmesine veya zayıflamasına yol açmaktadır. Şekil-5b’de meteor izinden alınan sinyal gücünün zamana bağlı grafiğinde bu daha iyi anlaşılmaktadır. Meteordan gelen bir sinyalin maksimum seviyeye yükselmesi, genellikle saniyenin onda birinden daha az bir zaman sürmektedir.

Fresnel osilasyonlarını kaydedebilmek için, gözlemci tarafından uygun donanımla saniye başına birkaç yüz örnek alacak şekilde ölçüm alınmalıdır. Eğer Fresnel bölgesinin boyutu biliniyorsa, Şekil-5b’de gösterilen osilasyonların frekans ölçümlerinden meteorun hızı da bulunabilir. Benzer şekilde tam yansıma geometrisi bilindiğinde Fresnel bölgelerin boyutunun da hesaplanması mümkündür.

Alınan Güç

Sönük (underdense) meteordan alınan maksimum güç P (0) değerinin yaklaşık olarak hesaplanması için  aşağıdaki formül kullanılabilir.

Formülde yer alan geometrik parametrelerin çoğu Şekil 6’da gösterilmiştir.

Denklem 1, donanım kurulum performansı tahmini için yardımcı olan bir denklem olmakla birlikte, daha titiz astronomik hesaplamaların yapılması da mümkündür ve ileriki bölümlerde bu konuya ayrıca değinilecektir. [Devam edecek…]

Yazıda geçen bazı tanımların açıklanması:

Difüzyon: Herhangi bir maddenin yoğunluğunun yüksek olduğu bir ortamdan, düşük olduğu ortama geçmesi.

Gauss Kanunu: Elektromanyetik teorinin başlıca denklemlerinden biridir.  Gauss kanununa göre; kapalı bir yüzeyin dışına çıkan elektriksel akı (alan çizgi sayısı) ile, yüzey içerisinde kalan elektriksel yük arasında bir bağıntı vardır. Elektrik ile sınırlı kalmayıp ters kare kök yasasının etkin olduğu her duruma uygulanabilir. Örneğin, yerçekimsel güçler söz konusu oldu mu, benzer biçimde yüzey içerindeki kütle ile dışa akan yerçekimsel akı arasındaki bağıntıyı tanımlar. Basitçe her hangi bir kapalı yüzeyden geçen elektrik akısı, yüzeyin sarmaladığı net yükün ε0‘a bölümüdür. Gauss kanununun uygulanabilmesi için yük etrafında uygun kapalı yüzeyler seçilmelidir.

Telif Hakkı:

(TR): Türkçe çevirilerin tüm telif hakları TAMSAT’a aittir. TAMSAT-Bilim makalelerinden yapılan Türkçe alıntılarda; TAMSAT‘ın yazılı izni ve web adresi belirtilmeli, ayrıca orijinal doküman adresi olarak da  IMO‘nun web adresi ve logosunun kullanılması gerekmektedir.

(EN): TAMSAT holds all the copyright of translated documents. Any reference made TAMSAT-Science documents would only be used with the web adress of the Turkish document and the TAMSAT‘s written permission.  IMO web adress with its logo should also be given as a reference.

 

Yazı hakkında görüşlerinizi belirtmek istermisiniz?