잊혀진 라디오 기상학. 계획, 설명

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왜 잊었습니까? 어쨌든이 과학은 무엇입니까? 정의에 따르면, 전파기상학은 기상(날씨) 과정과 대기 중 전파 전파 과정의 관계에 대한 과학입니다. 그러나이 정의에 부여 된 의미는 무선 공학 발전의 역사를 통해 여러 번 변경되었습니다.

A. S. Popov의 첫 번째 라디오 수신기는 번개 감지기로 사용되었습니다. 즉, 라디오의 첫 번째 실제 사용은 라디오 기상학이었습니다! 대기 관측 - 번개 방전으로 인한 무선 방출 펄스는 20-30년대에 널리 퍼졌습니다. 예를 들어, 스위스 물리학자 Lujon의 장치가 알려져 있는데, 이는 atmoradiograph라고 불리며 기상 풍속계와 결합된 개선된 Popov 번개 탐지기였습니다[1]. 전파 범위가 큰 초장파(수십 킬로헤르츠의 주파수)에서 관측을 진행해 열대 지역을 포함한 뇌우 활동의 원격지 등록이 가능했다.

제 1957 차 세계 대전 중 스위스가 기상 정보 출처에서 차단되었을 때 대기 관측 덕분에 플로리다 해안에서도 사이클론 발생을 등록 할 수있었습니다. 대서양을 건너면서 이 사이클론은 유럽의 날씨를 결정했습니다. 나중에 대기의 원인을 보다 정확하게 찾기 위해 Lujon 그룹이 1959-4200년에 조직되었습니다. 취리히와 스발바르의 전망대. XNUMXkm를 기준으로 방향 찾기를 통해 거의 북반구 전체에서 뇌우를 등록할 수 있었습니다.

방향 탐지 수신기가 귀로 들어오는 펄스가 아니라 CRT 화면에 표시되면서 대기 관측 기술이 크게 향상되었습니다. 현대 낙뢰 방향 탐지기의 블록 다이어그램이 그림에 나와 있습니다. 1]. 이것은 수신된 주파수(예: 2kHz)에 맞춰진 대역 통과 필터 Z1-Z3과 증폭기 A27-A1이 있는 3개의 동일한 채널을 포함하는 직접 증폭 수신기입니다. 1개의 채널은 직각으로 교차된 WA2 및 WA3 루프 안테나에서 신호를 수신하고(자석 안테나도 동일하게 사용할 수 있음) 세 번째 채널은 WA4 전방향성 휩 안테나에서 신호를 수신합니다. 세 번째 채널의 신호는 리미터 U1에 의해 진폭이 제한되며 처음 두 채널에 설치된 두 개의 동기식 검출기 U2 및 UXNUMX의 작동 모델 역할을 합니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

동기 검출기의 출력에서 복조된 신호는 전파 도달 각도의 사인과 코사인에 비례합니다. 이를 적용한 후 장치 U5 및 U6에서 적절한 증폭 및 형성 후 CRT의 수평 및 수직 편향판에 루프 안테나가있는 채널의 전압 비율의 아크 탄젠트에 비례하는 빔 편향각, 즉 웨이브 도달 각도의 방위각. 방향 탐지기의 초기 정렬은 기준 신호 회로에서 루프 안테나와 U3 위상 시프터를 돌려서 수행됩니다.

보시다시피 방향 찾기는 매우 간단하고 회전 안테나 용 모바일 장치를 포함하지 않지만 상당히 높은 정확도로 방위각을 결정할 수 있습니다. 화면의 대기는 화면 중앙에서 방위각에 해당하는 방향으로 빔이 방출되는 형태로 관찰되며 방출 길이는 대기 진폭에 해당합니다. 따라서 대기의 극성 강도 다이어그램이 형성됩니다. 태풍과 허리케인은 날카로운 날카로운 최대 값을 제공하는 반면 뇌우의 정면 영역은 최대 방향이 넓고 강도가 낮습니다 [1].

번개 방향 찾기 기술은 국내 문헌에서 제대로 다루지 않았으며 아마추어 무선에서는 전혀 없습니다. 동시에 뇌우, 허리케인, 스콜, 소나기를 예측하고 그 발달을 관찰하는 것은 특히 시골 지역에서 매우 중요합니다. 라디오 아마추어의 활동 영역이 넓은 것 같습니다.

전파 기상학의 또 다른 측면은 대기 중 전파 신호의 통과를 관찰하는 것과 관련이 있습니다. 20년대와 30년대에는 라디오 수신이 날씨와 관련이 있다는 것이 당연하게 여겨졌습니다. 라디오 운영자 사이에는 "좋은 날씨-나쁜 수신, 나쁜 날씨-좋습니다! "라는 표시도있었습니다. 동시에 장파, 중파, 단파(LW, SW, HF)의 전파와 기상 조건 사이의 연관성을 입증하는 많은 작업과 연구가 수행되었습니다. 라디오 아마추어 G. I. Kazakov (타슈켄트), M. A. Benashvili (트빌리시), L. S. Leonov 및 A. P. Shchetinin (모스크바)이 참여했습니다. 그들의 관찰은 매우 귀중한 결과를 주었지만, 지금은 그것에 대해 아는 사람이 거의 없습니다.

위대한 애국 전쟁 중에는 전파 기상학을 할 시간이 없었지만 레이더가 개발되고 데시 미터, 센티미터 및 이후 밀리미터 파의 범위가 마스터되었습니다.그런 다음 이미 50-60 년대에 장기간에 대한 이론 및 실험 연구가 대류권 불균일성에서 대류권 산란으로 인한 VHF의 범위 전파는 대류권 도파관의 존재를 발견했습니다. 레이더 반사는 구름, 강수대, 심지어 "맑은 하늘"(굴절률 변동이 큰 대류권 부분)에서도 수신되었습니다.

따라서 대류권에서 VHF의 전파 및 반사를 연구하는 "제3의" 전파 기상학이 이미 형성되었습니다[1930]. 또한 무선 송신기가 장착된 풍선의 도움으로 대기를 연구하는 경우도 종종 있습니다. 교수 시스템의 유명한 라디오 존데를 기억합시다. Molchanov는 XNUMX년 XNUMX월에 처음 출시되었습니다. 매우 성공적으로 설계되어 수년이 지난 후에도 대부분의 국내 기상 관측소에서 사용되었습니다.

극동, 남서부 및 남서부와 관련된 오래된 전파 기상학을 완전히 대체하면서 전후 몇 년 동안 지배적이 된 것은 이 전파 기상학에 레이더 기상학을 더한 것입니다. 잘 알려진 과학자인 Pedersen과 Austin도 1927-1931년에 "우연히" 이에 기여했습니다. 기상 조건으로부터 DW, SW 및 HF 분포의 독립성을 찬성하는 사람 열린 공간[1], 따라서 의존성이 없을 수 있음).

그 이후로 모든 교과서에서 찾을 수 있는 전파 전파 과학의 조항이 수립되었습니다. DW, SW 및 KB의 전파는 날씨와 관련이 없으며 전리층의 매개 변수는 태양의 프로세스에 의해서만 결정됩니다. 그리고 지구의 자기장과 이 범위에서 전파의 장거리 전파는 전리층의 상태에 의해 결정됩니다. 대류권의 영향은 VHF와 SHF에서만 관찰됩니다.

이전에는이 라인의 저자도 이것을 확신했지만 실제로 여러 사례가 이러한 확신을 크게 흔들 었습니다.

첫 번째 사례는 모스크바에서 남쪽으로 100km 떨어진 Serpukhov 근처의 측지 테스트 사이트에서 발생했습니다. 여름 오후, 장파로 모스크바 라디오 방송국을 듣다가 12dB 이상의 스윙과 몇 초의 주파수로 신호 레벨의 변동을 발견하고 놀랐습니다! AGC가없는 간섭 레벨 미터에서 수신이 수행되는 데 도움이되었지만 지구파에 의해 짧은 거리를 전파 할 때 LW에서 페이드되는 입력 신호 레벨의 포인터 표시기가 있었습니까? 그럴 리가 없어! 그러나 화살은 저울 전체를 완고하게 걸었습니다. 완전히 당황하여 텐트를 떠나 하늘에서 남쪽에서 다가오는 거대하고 아름다운 뇌운을 보았습니다. 구름의 속도와 파장을 비교하면 페이딩이 일반 지상파와 구름에서 반사된 파의 간섭으로 인해 발생했음을 분명히 알 수 있습니다.

쿠릴 열도 사이의 해협에서 과학 작업을 수행하는 수로 선박에서 또 다른 사건이 발생했습니다. 대규모 인구 밀집 지역에서 멀리 떨어져 있음에도 불구하고 공기는 가득했습니다. NE에는 많은 일본 방송국이 있었고 극동 Khabarovsk, Petropavlovsk-Kamchatsky, Vladivostok 및 Magadan은 잘 들렸습니다. 그러나 어느 화창한 아침(언제나 안개가 자욱한) 병실에 있는 수화기는 극동과 북부에 대한 수신을 거부했고 수리를 위해 나에게 전화를 걸었습니다. 수신자가 정확했습니다. 선박의 라디오 운영자와 함께 대형 통신 수신기에서 공기를 들으면 언급 된 라디오 방송국의 신호가 거의 완전히 흡수되었으며 Petropavlovsk-Kamchatsky 라디오 방송국의 캐리어 만 수신되었으며 오히려 전신 모드에서 추측했습니다. 두 점. 에테르는 KB의 정상적인 전송이 관찰되는 3,5MHz 이상의 주파수에서만 부활했습니다. 극동과 북동부에서 XNUMX 일 동안 "탱크처럼 귀머거리"였으며 점차 통로가 복원되었습니다.

몇 년 후, 저자는 주로 1년대와 20년대 연구 결과를 바탕으로 작성된 모스크바 주립 대학의 과학자인 Dmitry Nikolayevich Nasilov의 멋진 책[30]을 받았습니다. 문헌에서 처음으로 저는 Arkhangelsk에서 Franz Josef Land (FJL)까지 Perseus 원정대가 항해하는 동안 완전히 다른 지역에서 발생한 유사한 사건에 대해 읽었습니다. 걸프 스트림의 따뜻한 흐름을 차가운 북극해로 떠날 때 남쪽에 위치한 모든 라디오 방송국이 거의 들리지 않거나 완전히 사라졌습니다. 그러나 FJL에 접근했을 때 가청도가 회복되었고 동시에 수 문학자들은 걸프 스트림의 또 다른 따뜻한 제트기의 출현에 주목했습니다. 관찰자들은 찬물을 침범하는 따뜻한 해류 위의 강력하고 광범위한 안개 층에서 전파가 굴절되어 "침묵의 영역"을 설명했습니다. 쿠릴 열도의 상황은 비슷합니다. 일본 열도에서 오는 따뜻한 쿠로시오 해류가 오호츠크 해의 차가운 물과 충돌합니다.

Kuril-Kola 효과에 대한 설명은 평판이 좋은 과학자들에 의해 뒷받침되지 않았으며 그러한 많은 사실은 여전히 전파 전파에 관한 교과서에 포함되어 있지 않습니다. 그러나 사실은 완고한 것이며 실험은 굴절, 반사 및 도파관 전파 현상이 VHF뿐만 아니라 LW, SW 및 HF에서도 관찰됨을 확인합니다.

이와 관련하여 방송국의 전계 강도 관찰은 큰 관심거리입니다. 예를 들어 미국 연구원 R. Colwell은 피츠버그시에서 170km 떨어져 있고 305m의 파도에서 이 도시 라디오 방송국의 전계 강도를 측정하여 기상 조건과 98%의 상관 관계를 확립했습니다. 1939 년에 자신의 그룹은 1614 ~ 3492,5km의 고도에서도 전리층 E보다 훨씬 낮은 대류권 층에서 HF (주파수 1 및 2.3kHz)에서 반사를 실험적으로 받았습니다! 반사 계수의 측정 값은 연무 형태의 얇은 구름의 경우 약 10-4이며 항상 고도 12...16km에 존재하며 온난 전선 구름의 경우 약 0,001...0,05로 증가할 수 있습니다. 종종 한랭전선이 동반되는 강력한 적운과 뇌운의 경우 최대 0,7(!).

잊혀진 방사능 기상학

뇌우 동안 라디오 방송국의 전계 강도 변동은 많은 사람들에 의해 기록되었습니다. 그림 2는 날씨가 좋을 때(그림 1209,6, a)와 천둥 번개가 칠 때(그림 2, b) [2] 키예프 라디오 수신국에서 만든 키에프 라디오 방송국(1 미터)의 기록을 보여줍니다. 변동은 낮은 고도에서 증가된 공기 이온화 영역의 출현으로 설명할 수 있습니다. 그러나 뇌우가 없는 경우에도 예를 들어 온난 전선의 접근은 LW 및 NE의 전계 강도를 전반적으로 증가시키는 반면 한랭 전선은 급격한 변동, 페이딩을 유발하고 신호 손실로 이어질 수도 있습니다.

비선형 효과는 수신된 라디오 방송국의 캐리어에 "오버레이" 형태로 나타나는 대기에서도 관찰됩니다. 1938년 M. A. Benashvili는 서로 다른 방향과 거리에서 수신된 LW 및 MW 라디오 방송국의 신호에 대한 "오버레이" 특성에 따라 대기 전선의 위치를 결정할 것을 제안했습니다. 따라서 전파 경로의 한랭 전선은 딱딱한 소리와 딸깍 소리, 따뜻한 전선-바스락 거리는 소리, 단단한 배경을 생성합니다.

한 기사에서 에테르를주의 깊게 듣고 전파 전파 과정을 연구 할 때 나타나는 가장 흥미로운 현상을 많이 다시 말하는 것은 불가능합니다. 이 간행물의 목적은 우리 시대의 컴퓨터와 위성 통신에서 잃어버린 반쯤 잊혀진 현상에 라디오 아마추어의 관심을 끄는 것입니다. 무선 간섭 측정에 대한 일상적인 작업을 수행하는 일반 무선 엔지니어가 우주 무선 방출조차 발견했으며 무선 아마추어가 HF의 장거리 전파를 발견했다는 사실을 기억하는 것이 불필요하지 않습니다.

문학

Nasilov D.N. 라디오 기상학. - M.: Nauka, 1966.
Baru N. V. et al.무선 방향 탐지기 - 가까운 뇌우의 거리 측정기. -L.: Gidrometeoizdat, 1976.
B. R. Bean 및 E. J. Dutton. Radiometorology. - L .: Gidrometeoizdat, 1971.

저자: V.Polyakov, 모스크바

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우리가 집중하는 것은 종종 어렵습니다. 특히 주변이 시끄러운 경우, 특히 작업이 지루한 경우, 특히 메신저가 스마트폰에서 윙윙거리는 경우, 읽지 않은 메시지가 소셜 네트워크의 어딘가에 걸려 있습니다. 심리학의 관점에서 볼 때 여기에서는 모든 것이 명확해 보이지만 신경 생물학의 관점에서 흩어진 주의를 설명하는 방법은 무엇입니까? 초점을 맞추려고 할 때 뇌에서 어떤 일이 발생합니까? 아무 일도 일어나지 않습니까?

Yale 연구원들은 이 질문에 답하려고 노력했습니다. Monica Rosenberg(Monica D. Rosenberg)와 그녀의 동료들은 주의를 유지하는 역할을 하는 뇌내 네트워크를 설명합니다.

물론 그들은 자기공명영상(MRI)을 사용하여 그것을 발견했습니다. MRI 스캔 당시 25명의 성인 자원봉사자들은 변화하는 사진을 보고 그들 앞에 도시의 이미지가 나타났을 때 특별한 버튼을 눌러야 했습니다. 도시는 사진의 90%에 있고 나머지는 산의 경치를 보여주기 때문에 도시의 거리와 장면을 추적하는 것은 상대적으로 간단하지만 오히려 단조롭고 지루한 작업이었습니다.

일부 특정 작업에 주로 관여하는 대뇌 피질 영역이 있지만(여기서 가장 특징적인 예 중 하나는 시각 분석기가 있는 후두 피질입니다), 대부분의 피질 영역은 다기능입니다. 그리고 신경과학자들은 특정 고등 신경 기능에 대한 메커니즘을 찾기 위해 이제 특정 중추보다는 중추 간의 연결을 찾고 있습니다. 네트워크 구성, 피질의 다른 부분 간의 상호 작용 강도가 밝혀졌습니다. 특정 작업에 대해 구체적입니다. 예를 들어 수학 방정식을 풀 때와 시를 작성할 때 모두 특정 영역을 켤 수 있지만 방정식의 경우 일부 센터와 더 강력하게 정보를 교환하고 시의 경우 다른 센터와 더 강력하게 정보를 교환합니다. .

그리고 이제 MRI 스캔 결과를 분석하면서 작업의 저자는 관심의 중심이 아니라 네트워크를 찾고 있었습니다. 사진 분류에 종사하는 사람들의 뇌의 작업은 비어있는 뇌의 작업과 비교되었습니다. 이러한 방식으로 주의를 유지하는 데 켜져 있는 대뇌 채널을 정확하게 찾을 수 있었습니다. 또한 소유자의 성격에 관계없이 모든 뇌에서 볼 수 있는 "주의 지원 시스템"의 일반적인 특징을 이해하는 것이 중요했습니다. 그리고 실제로 위에서 언급했듯이 그러한 시스템이 발견되었습니다. 그림에서 개략적으로 주황색과 갈색 공은 주의 네트워크의 노드를 보여줍니다. 집중이 필요할 때 가장 활발하게 작동합니다. 반면에 뇌가 그다지 주의를 요하지 않는 일에 몰두하면 그 안의 다른 중추(그림에서 파란색으로 표시)가 활성화됩니다.

가장 중요한 것은 신경 센터의 이러한 패턴이 실제로 사람에서 사람으로 반복되었고 네트워크의 활동에 의해 사람이 주의를 기울여야 하는 작업에 어떻게 대처할 것인지 정확하게 말할 수 있다는 것입니다. 더욱이, 소위 주의력 결핍 과잉 행동 장애를 가진 아이들의 뇌에 대한 MRI "사진"을 분석한 결과, 주의력을 지원하는 피질의 중심이 제대로 연결되어 있지 않은 것으로 나타났습니다. 즉, 설명된 네트워크의 상태에 따라 아동(또는 부모)이 만성적 부주의로 발전할 것을 걱정해야 하는지, 이와 관련하여 학교에서 문제가 예상되어야 하는지 등을 평가할 수 있습니다.

사실, 얻은 결과가 실제 임상 테스트로 바뀌기 위해서는 더 많은 임상 신경 정신과 연구가 수행되어야합니다. 그리고 물론 문제는 약물의 도움, 경두개 뇌 자극의 도움 또는 다른 방식으로 작업을 개선하기 위해 "주의 지원 네트워크"에서 행동하는 방법으로 남아 있습니다.

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