Aircraft Scatter - Lentokoneheijastus ja sen doppleri.

[OH7HJ]

Miten tunnistaa, havaitseeko meteoriheijastuksen MS, vai sähkönpurkausheijastuksen EDS? Ainakin 6 m TV-bandilla ‘oikeiden’ meteoriheijastusten (MS) löytäminen ja seulominen runsaista, voimakkaista ja jatkuvista sähkönpurkausheijastuksista (EDS) on vaikeaa. Erottelemista ei yhtään helpota se, että meteorin ionisaatiovana saattaa laukaista ionosfäärikerrosten välisen suurjännitteen purkauksen, siis EDS:n. Sähkönpurkausheijastus on voimakkaampi, kuin meteorin heikon ionisaatiovanan aiheuttama heijastus, ja saattaa peittää alleen meteoriheijastusta ilmaisevan, nopean liikkeen dopplerin.

Noiden aikaisemmin MS:iksi oletettujen 6 m TV-bandin ‘pinksien’ ja ‘burstien’, eli lyhyiden ja pitkien heijastusten radiospektreissä en ole vielä havainnut kertaakaan meteorin tai meteorien nopean liikkeen doppleria. Sensijaan, niissä on järjestään näkynyt sähkönpurkausheijastuksille EDS ominaisia hajaspektrejä. Oletan siis, että valtaosa 6 m bandin oletetuista ‘meteoriheijastuksista’ onkin yläsalamaheijastuksia, siis EDS:iä. Hetkelliset ‘pinksit’ yksittäisistä yläsalamoista, ja kymmenien sekuntien mittaiset ‘burstit’ yläsalamoiden purkaussarjoista. Pitkät ukkoset aiheuttavat sitten jopa Es-keliä.

Toinen arvaus on, että jos seassa on MS:iä, niin varsinaisesta meteorivanasta tapahtuva heijastus saattaa peittyä laukaisemansa sähkönpurkauksen alle. Yläsalamapurkauksen ja EDS:n voi siis laukaista tavallinen sääilmiö, kuten ukkospilvi, harvinainen meteoriitti, tai mikä tahansa muu yläilmassa varauksia kuljettava, tai sen sähkönjohtavuuteen vaikuttava ilmiö.

EDS-radioheijastuksen spektrikuva

Alla suurennettu radiospektrikuva tavallisesta 6 m bandin EDS-purskeesta, jollaisen selitettiin aikaisemmin olevan meteorikuuron aiheuttama ‘MS burst’. Meteori(e)n liikkeen aiheuttamasta dopplerista ei kuitenkaan näy merkkejä.

Saman sähkönpurkauksen heijastama EDS-purske näkyy sekä vasemmalla spektrinauhalla Vienan TV:n, että oikealla Moskovan Ostankinon TV-lähettimen jaksolla. Kummassakin näkyy sähkönpurkausheijastuksen hajaspektri, joka levittää TV-sivunauhakimpun jokaista yksittäistä sivunauhaa. Hajaspektri on tässä tapauksessa kapea, joten kyseisen radioheijastuksen lienee aiheuttanut suhteellisen matalalla pilven päällä lyöneen yläsalaman plasmaksi kumentama ilma.

Korkeammalla ilma on harvempaa, joten ylempänä sähkönpurkaukset kiihdyttävät ioneja nopeammiksi, mikä näkyy leveämpänä hajaspektrinä. Siksi kaikkein korkeimmalla tapahtuvan sähköstaattisen purkauksen, eli auroran, radioheijastusten hajaspektrit ovat leveimpiä.

Spektrisofta

Näitä ‘hamssitutkan’ spektrikuvia piirtää ilmainen, netistä ladattavissa oleva Spectrum Lab -softa, joka on saksalaisen hamssin DL4YHF käsialaa. Kahden vastaanottimen äänet on kytketty tietsikan äänikortille, kumpikin omalla kanavalleen.

Yksikin vastaanotin toki riittää havaitsemiseen. Tässä tutkimuksessa käytettiin kahta vastaanotinta, jotta radioheijastukset havaittiin yhtaikaisesti kahden eri TV-lähettimen taajuuksilla. Jos käytettävissä olisi lisäksi paikannussofta, niin kahden vastaanottimen avulla saisi paikannettua radioheijastusten aiheuttajan sijainnin. Oli se sitten luonnollinen sähkönpurkaus, meteoriheijastus, tai ihmiskäden tekemä lentolaite.

Täällä Spectrum Labin esimerkkiasetukset kahdelle vastaanottimelle: Aircraft Scatter - Lentokoneheijastus ja sen doppleri.

Ja täältä löytyy itse softa: qsl.net/dl4yhf/spectra1.html

T: - Juha -

[OH7HJ]

Nouseva Es-keli nostaa mukanaan kuuluviin itäisen ‘warblerin’. Tämä on kuuntelijoiden kutsumanimi vanhojen neuvostoaikaisten TV-lähettimien livertävälle äänelle.

Epävakaa, ylös ja alas soutava warbler-kantoaalto saattaa olla alunperin tarkoituksellinen, TV-asemien keskinäisen interferenssin välttämiseksi.

Uudemmat tai uusitut venäläisten käyttämät 6 m bandin TV-lähettimet, kuten Pietarin TV, ovat kuitenkin taajuudeltaan hyvin vakaita.

Warblereita on arvailtu olevan edelleen käytössä Uralin, Kotlaksen tai Kuolan suunnalla. Tämän kaukaisen visertäjän sijainti ei ole tiedossa.

T: - Juha -

[OH7HJ]

Maanpuolustusnetin ‘hamssitutkan’ etänäyttöä seuraaville ‘tutkavalvojille’ on sivulla nyt oma tekstichatti havaintoja, kommentteja ja kysymyksiä varten. Tämä aukeaa sivun oikeasta alalaidasta. Sinne voi rekisteröityä joko samalla, tai eri nimimerkillä, kuin foorumille.

Liitekuvassa on esimerkkejä uuteen chattiruutuun satunnaisesti lisätyistä, tässä tapauksessa vasemmanpuoleisen eli Pietarin TV:n spektrinauhan radioilmiöiden selityksistä, kuten lentokoneiden dopplerjälkien tunnistuksista, ja radiokelien mukanaan tuomista TV-lähetteistä.

Chattiruudun ollessa suljettuna, se näyttää ‘uutispalkin’ tapaan viimeisimmät sinne kirjoitetut kommentit ja havainnot liukuvana tekstinä. Chattiruutu aukeaa sitä klikatessa alla olevan kuvan mukaiseksi sivun oikeaan alakulmaan.

‘Tutkanauhojen’ alla on kaksi erilaista koneiden 1090 MHz omatunnustranspondereita ja ADS-B Mode-S-paikannuksia seuraavaa karttanäyttöä lentokoneiden dopplerjälkien tunnistuksen helpottamiseksi. Ylempi näistä kuuntelee Planeplotter-softalla ja RTL-820 -USB-‘tikkuradiolla’ suoraan, ja alempi näyttä Flightradar24-palvelun karttakuvaa.

Lentokoneiden dopplerjälkien tulkintaohjeita

Pietarin (vasen nauha) ja Sekeen (oikea nauha) TV-asemien kantoaallot sijaitsevat spektrinauhojen kohdissa 0 Hz. Lähestyvien lentokoneiden dopplerjäljet alkavat oikealta, ja siirtyvät ohituksen aikana vasemmalla, eli matalamman taajuuden suuntaan.

Kaukoidän reiteillä Itä-Suomen kautta rajaa ylittävien lounas-koillinen-suuntaisten lähtevien ja saapuvien reittilentojen S-muotoiset dopplerjäljet risteävät i[/i] Pietarin TV:n kantoaallon (kohta 0 Hz) kanssa täsmälleen silloin, kun kone ohittaa havaintoaseman ja Pietarin TV-aseman välisen linjan.

Kaukaisempien ohitusten lähes suorien dopplereiden risteämiset noudattavat eri geometriaa, mutta niissäkin lähestyvän koneen kautta heijastuvan radioaallon kulkeman matkan lyhetessä doppleri näkyy spektrinauhoilla TV-kantoaallon (0 Hz) oikealla puolella, ja heijastusmatkan pidetessä koneen loitotessa vasemmalla, eli matalan taajuuden puolella. Yksityiskohtaisempia ohjeita löytyy tämän säikeen aikaisemmista viesteistä.

Linkit

Monipaikkatutka Maanpuolustusnetissä: maanpuolustus.net/pages/tutka/

Monipaikkatutkan viestiketju Maanpuolustusnetin foorumilla: maanpuolustus.net/threads/monipa … 3%A4.2065/

Suora linkki maanpuolustusnetin monipaikkatutkan chattiin: monipaikkatutka.chatango.com/

Jokamiehen RTL820-softaradiovastaanotin: peditio.net/fmtvdx/index.php/top … html#msg54

Väitöskirja “Aircraft Tracking and Classification with VHF Passive Bistatic Radar”. Piotr Ptak, LUT 2015. Supervisor Docent, PhD Tuomo Kauranne. Reviewers Prof. Pekka Neittaanmäki and PhD Hannu-Heikki Puupponen. ISBN 978-952-265-815-9, ISBN 978-952-265-816-6 (PDF), doria.fi/handle/10024/109287

FS-Nordicin foorumilla bongailevat ilmailijat koneita nettitutkista. Nyt myös hamssien monipaikkatutkan koeasemalta: fsnordic.net/discussion/inde … msg1517614

T: - Juha -

[OH7HJ]

Hamssiaseman monipaikkatutkakokeella voi havainnoida lentsikoiden jälkien ohella myös sääilmiöitä. Erikoisen helppoja havainnoida ovat korkealla pilvien päällä, yleensä tänne maankamaralle näkymättömissä ja kuulumattomissa välähtelevät yläsalamat. Yksinkertainen ja halpa koejärjestely toimii siis uudenlaisena ‘ukkostutkana’. Yläsalamaheijastukset saattavat näkyä perinteisen pyöriväkeilaisen ilmavalvontatutkankin ruudulla valemaaleina, joita kutsutaan ‘tutkaenkeleiksi’. Tämän monipaikkatutkakokeen spektrinauhojen kertoman myötä näiden syntyä ymmärretään nyt paremmin.

Ylemmässä oheiskuvassa näkyy molempien TV-lähetinten spektrinauhoilla kaukaisten TV-lähetteiden radioheijastuksia yläsalamoiden lyhytaikaisista purkauksista (EDS, Electric Discharge Scatter). Vasemmalla Pietarin TV:n kantoaaltotaajuutta seuraavalla nauhalla yläsalamoiden ‘tutkaenkeliheijastukset’ eli EDS näkyvät voimakkaina kohdissa n. 10:36 ja 11:06. Ne näkyvät samanaikaisina, mutta vähemmän voimakkaina myös oikeanpuoleisella Sekeen TV:n nauhalla.

Usein salamaniskun valokaari syttyy alkaen ylhäältä alaspäin. Samoin yläsalamien korkealla, harvassa ilmassa tapahtuva hitaampi purkaus voi lähteä leviämään ylhäältä käsin alas. Tällainen korkealta matalammalle leviävä yläsalamapurkaus EDS lienee kyseessä nauhojen ylemmässä, aikavälillä 11:06 - 11:07 näkyvässä heijastuksessa. Liikesuunnan voi päätellä spektrinauhoille viistoina piirtyvistä, korkeammasta matalampaan taajuuteen liukuvista heijastuksista. Kun taajuusliukuman aiheuttaa dopplersiirtymä, niin heijastuslähteen voi päätellä siirtyvän lähemmäksi maata ja havainnoijaa, eli ylhäältä alas. Siis heijastuslähteenä on ilmeisesti syttymisensä jälkeen ylhäältä alaspäin laajeneva, ja sen jälkeen suunnilleen paikoilleen vakautuva yläsalamapurkaus.

Alemmassa liitekuvassa Pietarin TV:n eli vasemmalla nauhalla klo 11:15 alkaen etäiset TV-lähetteet ovat jääneet näkymään useina ylimääräisinä spektriviivoina. Kun yläsalamapurkaus jää ukkossolun syntyessä pitkäksi aikaa päälle, aiheuttaa se tällaisen ukkos-Es-radiokelin. Tässä lähetteet hiljalleen vahvistuvat, joten kyseessä on alkava ukkos-Es-keli.

Tutkanauhojen lukuohjeita esimerkein

Kaikilla radiospektrin jäljillä on aiheuttajansa. Moni aiheutuu luonnonilmiöistä taivaalla, harvempi ihmisperäisistä lentolaitteista. Monet näistä onnistuu selittää. Ylempään liitekuvaan on lisätty joitakin lukuesimerkkejä.

• Vasemmanpuoleinen radiospektrinauha on Pietarin TV:n ja oikeanpuoleinen Sekeen TV:n jaksolta. Näiden kantoaallot näkyvät vaihtelevan voimakkaina pystyviivoina ylhäällä näkyvien taajuusasteikkojen keskellä, kohdissa 0 Hz.

• Vasemmalla näkyvät katkoviivojen vieressä kellonaikaleimat, joita tarkoitetaan chattiruudun kommenteissa olevilla kellonajoilla, joista kaksi on esimerkin vuoksi ympyröity.

• Alakulman kommenttiruudussa mainitut kaukaisten ja tuntemattomien TV-asemien yläsalamaheijastukset (EDS) on ympyröity ylempänä molemmilla nauhoilla, ja merkattu kellonaikojen mukaan.

• Lentokoneiden ohilennoista aiheutumeet radioheijastukset näkyvät viistoina tai loivan S:n muotoisina katkottaisina ‘dopplerjälkinä’. Näistä osa on merkattu kuvaan.

• Tarkkasilmäinen katsoja löytää kuvasta myös kaukaisempien, havaintokantaman rajoilla olevien lentojen heikkoja viistoviivajälkiä.

• Oikealla ylhäällä on selvennetty taajuusasteikkoa, josta voi lukea lentokoneen jäljen dopplersiirtymän hetseinä (Hz). Tai nauhan sen kohdan, johon viitataan. Nopean matkustajakoneen jälki siirtyy yleensä noin +70 Hz tuntumasta noin -70 Hz:iin sen ohittaessa havaintoaseman. Hitaampien koneiden dopplersiirtymä on pienempi.

Ukkoslinkkejä:

Ukkosbongarien kuvaamassa videossa pintasalamien purkauksista näkyy ylhäältä alas syttyviä pintasalamain iskuja: uusisuomi.fi/videot/92759-mi … U.facebook

Videolla näkyvien erilaisten salamaniskujen selityksiä: facebook.com/OH7HJ/posts/10206681112201915

Monipaikkatutkan havaintoasema netissä: maanpuolustus.net/pages/tutka/

T: - Juha -

[OH7HJ]

The inexpensive ‘Ham Radar’ setup listening to 6 m TV band aircraft scatters operates as a quick radio propagation indicator, too.

Andrei UZ7HO reported Es QSO’s from Ukraine up to north here in Finland. So the Es propagation today apparently scatters in north-south direction between us.

The attached screenshot from a remote ‘ham radar’ display below shows how Es scatter brings 49750 kHz TV carriers and sidebands visible as vertical lines on the radio spectrum strips.

Link to the remote screen of 6 m TV ‘ham radar’: maanpuolustus.net/pages/tutka/
Andrei’s home page with solar-terrestrial propagation data: uz7.ho.ua/packetradio.htm

• Juha -
  
  

[OH7HJ]

Eilen oli vahvaa ja pitkäaikaista Es:ää. Keliä on mahdollisesti tulossa tänäänkin, jos sen aiheuttavat ukkoskuurot kasvavat jatkuvasti purkautuviksi ukkossoluiksi, tai ukkosrintamaksi.

Tutkanauhoilla pätkittäin yhdensuuntaisina näkyvät ‘marianneraidat’ ovat ukkos-EDS-heijastuksia etäisistä TV-lähetteistä. Ne näkyvät alkuun lyhyesti, sitten muutaman minuutin ajan.

Tällainen EDS-jaksojen piteneminen on usein merkki nousevasta ukkos-Es-radiokelistä.

maanpuolustus.net/pages/tutka/

T: - Juha -

[OH7HJ]

Radioharrastajien monipaikkatutkan eli ‘hamssitutkan’ havaintoaseman ruuduilta otetuissa oheiskuvissa näkyy esimerkki Flightradar24:lle ja vastaaville ‘nettitutkille’ näkymättömästä lennosta. Sen S-muotoisen dopplerjäljen jyrkkyys kertoo koneen ohittaneen kuunteluaseman lähes sen yli lentäen. Koneen jälki näkyy samaan aikaan esiintyneiden revontulten ensimmäisessä liitekuvassa vasemmalla Pietarin TV:n nauhalla ‘lumisateena’ näkyvän hajaspektriheijastuksen lomasta.

Oikealla Sekeen TV:n nauhalla revontuli- eli aurorakeli näkyy vaimeampana. Siinä erottuu kyseisen koneen dopplerjälki Sekeen TV-kantoallosta vasemmalle eroavana, mikä kertoo koneen lentäneen havaintoaseman yli koillisesta lounaaseen suuntautuvalla, yleensä Kaukoidästä saapuvien lentojen reitillä.

Nettitutkissa konetta ei näy mahdollisesti siitä syystä, että se saattaa olla vanhempaa mallia, jonka SSR-transponderi osaa lähettää vain mode-A/C-omatunnusta. GPS-sijaintihan näkyy vain nykyaikaisten ADS-B mode-S -transponderien omatunnuksissa. Muita koneita on seurattava ensiötutkalla, jos sellainen on käytettävissä.

Lentokone tunnistetaan ICAO-heksakoodista

Katsottaessa toisen liitekuvan otoksesta alla havaintoaseman PlanePlotter-softan Aircraft View - listan näyttämiä, suoraan 1090 MHz ADS-B-vastaanottimen havaitsemia SSR-omatunnuksia, konelistassa näkyy yksi havainto lennosta joka ilmoittaa itsensä vain mode-A/C -transponderilla. Tämän erottaa siitä, että GPS-koordinaattien sijasta Lat. - ja Long.- sarakkeissa on nollia.

Koneiden yksilökohtaiset ICAO-heksakoodit, eli jokaiselle koneella annetut tunnistenumerot näkyvät viimeisessä sarakkeessa. Tämän koodin perusteella ICAO-tietokantoihin pääsevä voi tunnistaa kunkin koneyksilön. Planeplotter-softan tunnistustietokannasta kyseistä koneyksilöä ei löydy, joten softa on jättänyt Flight-sarakkeen tyhjäksi, ja merkinnyt koneen rekisteritunnuksen sijaan Reg-sarakkeeseen ‘NO-REG’.

Listassa näkyvä lento saattaa olla havaintoaseman ohittanut tuntematon kone, tai se saattaa kuulua jollekin muulle koneelle. Jos se on jonkin muun koneen SSR-omatunniste, niin havaintoaseman nauhoilla näkyvä lentsikka on lentänyt ‘pimeänä’, eli ilman 1090 MHz SSR-transponderia.

Planeplotterin Aircraft View - listan Time-sarakkeen kellonajat ovat UTC, siis nyt kesällä Suomen aika -3 h. Tutkanauhoissa vasemmalla mustilla pohjilla näkyvät aikaleimat puolestaan ovat Suomen aikaa.

T: - Juha -

Hamssitutka 6 m bandin TV-kanavalla online: maanpuolustus.net/pages/tutka/

[oh7fqp]

Myös Kilpisjärvellä harrastellaan passiivitutkan parissa.
http://hackaday.com/2015/06/05/building-your-own-sdr-based-passive-radar-on-a-shoestring/

• Matti

[OH7HJ]

Myös Kilpisjärvellä harrastellaan passiivitutkan parissa.
http://hackaday.com/2015/06/05/building-your-own-sdr-based-passive-radar-on-a-shoestring/

• Matti

Kiitos linkistä, Matti! Juha onkin tehnyt uuden nettisivun FM-dopplerivastaanottimestaan, hyvä! Voimakkaita ULA-FM-lähettimiä olisi tosiaan paljonkin dopplereiden sinkuiksi, mutta niiden käyttö vaatii koherentin eli samanvaiheisen kaksoisvastaanottimen kaksin antennein, ja spesiaalisoftan.

Koherentti vastaanotin on onneksi tehtävissä kahdesta halvasta SDR-tikkuradiosta. Sivulla tutkija Juha Vierinen esittelee näin rakentamaansa FM-kaksoisvastaria, joka workkii hänen omalla koodaamallaan softalla erotellen lentsikkadopplerit taajuusmoduloidusta suorasta ULA-kantoaallosta.

Tikkuvastaanotinten yhdistäminen samalle oskillaattorille on helppo työ, mutta softan teko vaativa. Kumpikin vastari on eri antennilla. Yksi antenni suunnataan lentokoneen doppleria kuulemaan, ja toinen antaa suoran referenssisinkun ulalähettimeltä. Kantoaallon ja dopplerin modulaatioiden vaihe-erosta softa laskee dopplererotuksen lisäksi kulkuaikaeron.

Keskustelua dopplerhavainnoista Juhan kanssa:

kaira.sgo.fi/2013/09/passive-rad … 5218761835

J. Hartikka OH7HJ, 25 February 2014 at 18:11

Wow! What software do you use to plot those dopplers from FM? I have not yet experience about FM aircraft scatter (AS) radar setups, but AM signals work easily with standard audio spectrum software.

Some experiments here with AS dopplers on OIRT 1 TV carriers: viewtopic.php?f=21&t=295&start=80#p1174

‘Meteor scatters’ are regular on mid-VHF FM, and still more frequent on low VHF like the 6m TV band. However, I have studied their spectrums, and found no doppler evidence about fast object movement that a meteor or its emerging trail ionization should create.

Instead, the supposed ‘MS’ do have spread spectrums, which are usually distinctive to ionizing electric discharges in the air. It also appears, that the higher the discharge is, the longer it lasts, and the wider its spread spectrum is. Instead of ‘MS’ I am now calling them ‘EDS’ for electric discharge scatters.

Pics of EDS here: forum.flightradar24.com/threads/ … #post40325

EDS and Aurora scatter screenshots: peditio.net/fmtvdx/index.php/top … html#msg56

Regards, - OH7HJ

Lisää keskustelua täällä:

kaira.sgo.fi/2013/09/passive-rad … 3604979600

kaira.sgo.fi/2013/09/passive-rad … 2122519111

kaira.sgo.fi/2013/09/passive-rad … 8282050962

kaira.sgo.fi/2013/09/passive-rad … 8782612646

kaira.sgo.fi/2013/09/passive-rad … 3266440115

T: - Juha -

[OH7HJ]

Tässä havaintoja Laatokan-Äänisen suuntaa ilmaisevalta vasemmanpuoleiselta Pietarin TV:n tutkanauhalta. Sille on piirtynyt useiden pienten, nopeiden koneiden yhtaikaisia kiemuroita. Oheiseen spektrikuvaan on näiden manööverien koukeroiset jäljet selvyyden vuoksi ympyröity. Ne on helppo erottaa reittikoneiden viistoista lähes suorista tai loivasti kaarevista dopplerjäljistä.

Kurvailevat koneet eivät olleet kotimaisia, eivätkä myöskään ADS-B-‘nettitutkissa’ näkyviä koneita. Lensivät siis tavan mukaan niinsanotusti ‘pimeinä’ siviililennonvalvonnalle. Yhden tutkanauhan perusteella ei voi laskea sijaintia, mutta ilmeisesti koneet toimivat rajojemme ulkopuolella.

Monipaikkatutkan puolen tunnin välein päivittyvä demoruutu netissä: maanpuolustus.net/pages/tutka/
Linkki ‘MP-tutkarobotin’ automaattisesti arkistoimiin tutkanauhoihin: maanpuolustus.net/muut/tutka/kuvat/
Maanpuolustusnetin ketju monipaikkatutkasta: maanpuolustus.net/threads/monipa … ost-321788

T: - Juha -

[OH7HJ]

Yhtaikaa lentsikkadopplerien kanssa on syntynyt myös havaintoja luonnollisista taivasheijastuksista, kuten yläsalamoista. Wanhan kouluopin mukaan oletetaan yleisesti, että ukkossähkö syntyy pilvessä. Uskomus ‘ukkosgeneraattorista’ pilven sisässä on sitkeä, vaikkei kukaan olekaan onnistunut tyydyttävästi selittämään, miten ‘varausten erottuminen’ ukkospilvessä oikein syntyisi. Oletuksesta on ajan myötä tullut opinkappale. Siksi oletetaan myös, että yläsalamoita esiintyy vain ukkospilvien päällä. Heijastushavaintojen mukaan tämä pätee vain osittain.

Kaikkein matalimmat yläsalamat, ‘elosalamat’, esiintyvät yleensä lähellä ukkosrintamaa. Pintasalamien ja ukkospilven ilmavirtauksen kautta pilven huipulle kulkeutuneet suurjännitteiset varaukset purkautuvat pilven päällä tällaisina matalina yläsalamoina ylös alimpaan ionosfäärikerrokseen. ‘Elosalamapurkaus’ pysyy paikoillaan yleensä 20 - 30 minuuttia, vaikka ukkosrintama alla liikkuu eteenpäin. Kun etenevän ukkosrintaman väimatka korkeaan elosalamapurkaukseen venyy liian pitkäksi, sähköinen yhteys katkeaa, ja elosalamapurkaus loppuu nopeasti. Radioharrastajat havaitsevat elosalamapurkauksen loppumisen Es-kelin yhtäkkisenä päättymisenä. Näin syntyy ja päättyy ukonilmojen aikaan esiintyvä Es-radiokeli, ‘ukkos-Es’.

En tiedä vielä, onko elosalama sama kuin ‘keijusalama’ (sprite), koska en ole niitä nähnyt vierestä. Tämä ukkospilvien yläpuolinen sähkönpurkausilmiö tavallisesti näkyy ainoastaan tiheiden elosalamapurkausten välähtelynä korkealta pilvien lomasta, itse salamoiden peittyessä pilvien lomaan. Purkaukset tapahtuvat niin korkealla harvassa ilmassa, ettei edes niiden ääni kuulu tänne alas maanpinnalle. Vain aavemainen, äänetön taivaallinen välke havaitaan tänne alas.

Suurjännitteinen läpilyönti maasta ionosfääriin

“Globaali ukkostiheys on jokseenkin vakio”, luin ilmatieteilijöiden opetuksista. Ukkosia siis lyö jatkuvasti yhtä paljon läpi vuorokauden. Ja maailmanlaajuinen yhteenlaskettu salamapurkausten ‘ukkosvirta’ on jatkuvasti jokseenkin vakio. Yläilmojen ja maan välillä on megavolttien luokkaa oleva suurjännite. Joka pyrkii jatkuvasti varautumaan. Pintasalamat ovatkin ymmärtääkseni tämän suurjännitteen purkauksia alimpien ionosfäärikerrosten ja maan välillä. Eivät ukkospilvessä syntynyttä sähköä. Ukkospilvi varausta kuljettavine pystyvirtauksineen on vain ‘märkä rätti anodilla’, jota pitkin korkeajännitteinen ilmasähkö pääsee helpoimmin purkautumaan eristävän alailmakehän läpi.

Sähkö etsii itselleen helpoimman reitin purkautua. Alempaan ionosfäärikerrokseen purkauduttuaan ukkosvirrat kulkevat sitä pitkin niihin paikkoihin, missä ne pääsevät helpoiten lyömään yläsalamoina läpi ylempiin johtaviin ionosfäärikerroksiin. Näin ukkossähkökin etsii helpoimman kulkutien. Vaikka pintasalamien esiintymistiheys siirtyileekin tiheimmäksi kulloisillekin ukkospilvialueille, niin yläsalamien tiheys vaihtelee vähemmän. Koska ukkosvirrat pääsevät kulkemaan ympäri maapallon, ionosfäärikerroksia pitkin.

Elosalamia korkeampien yläsalamien esiintymistiheys ei siis riipukaan pelkästään ukkosrintamien sijainneista, vaan myös ionosfäärin liikkeistä ja johtavuudesta. Ukkosvirtapiiri on maailmanlaajuinen. Maa ja inosfäärikerrokset ovat ukkosten purkausvirtojen yhteisiä puolijohtavia kulkureittejä, joita pitkin ne pääsevät johtumaan ilman salamointia. Ilmakerrokset ovat eristeinä puolijohtavien maan ja inosfäärikerrosten välissä. Näiden ilmaeristekerrosten yli suurjännite joutuu purkautumaan erilaisina pinta- ja yläsalamoina, päästäkseen seuraavaan johtavaan ionosfäärikerrokseen.

Electric Discharge Scatter - EDS

Pitkäaikaiset niin sanotut ‘meteoriheijastukset’ ovatkin käsittääkseni todellisuudessa korkeimpien yläsalamapurkausten heijastuksia, koska niiden radioheijastusspektristä puuttuu kokonaan nopealle meteorivanan syntyliikkeelle ominainen lineearisen liikkeen doppler. Minkä ylempänä sähkönpurkaus tapahtuu, sen pitempikestoinen se on, koska ilma on harvaa. Matalapaineinen ilma kykenee kuljettaa ionijohtavuutena vähemmän varausta, koska sen ionitiheys harvempi.

Matalapaineisessa ilmassa suurjännite kiihdyttää yläsalamapurkausta kuljettavia ioneja nopeampaan vauhtiin. Lisäksi yläsalamapurkaus laajenee suuremmalle pinta-alalle. Ilmeisesti näistä johtuen pitkäaikaisesta yläsalamapurkauksesta heijastunut radioaalto saa leveämmän hajaspektrin eli dopplerhajonnan, kuin matalasta yläsalamaheijastuksesta syntyvä lyhytaikainen radioheijastus.

Korkein ja pitkäaikaisin meille näkyvä ja kuuluva suurjännitepurkaus on lähes tyhjön hyvin harvassa ilmassa tapahtuva revontulipurkaus. Varausta kuljettavia ioneja on hyvin vähän, joten maailmanlaajuinen ukkosvirta joutuu purkautumaan jatkuvasti loistavina ‘teslavaloina’ auroralieskojen muodossa. Vastaavasti aurorapurkauksen ionit kiihtyvät ilmanvastuksen puuttuessa huimiin nopeuksiin, mikä näkyy auroran radioheijastuksen hyvin leveänä hajaspekrinä. Kiihtyvien ionien nopeushajonta on suuri, joten niin on radioheijastuksen dopplerhajontakin. Se hamsseille tuttu kähisevä ‘Aurora-tone’.

T: - Juha -

Linkit:

Thomas Ashcraftin valokuvia keijusalamista (sprites): heliotown.com/Catalog_Transi … vents.html

ja: google.fi/search?q=Thomas+A … B1AQsAQIGQ

Jürgen Bartels Hampurissa on mitannut ja luetteloinut doppler- ja EDS-havainnointiin sekä Es-keli-indikaattoreiksi sopivien TV-kantoaaltojen tarkkoja taajuuksia - dx.3sdesign.de/Band1-Offsets.htm

Radar Aurora Compared to Sodankylä Magnetogram: oh7ab.fi/foorumi/viewtopic.php?f … 2039#p2039

[OH7HJ]

Here is an aerial comparison trial between 5 different 50 MHz aerials on the OIRT1 TV channel. At left strip is the 4-element almost omnidirectional horizontal dipole array I use for St. Petersburg TV carrier dopplers. At right are four other aerials switched after each other listening to the same St Petersburg freq with exactly similar ham 6 m band receivers.

As usual, audio flows from the two receivers thru PC sound card for Spectrum Lab software stereo strips. Attached is also an original screenshot with station setup explained. The 4-element dipole array was at abt 14 m height and the aerials compared at abt 7 m height above ground.

One can instantly see, aerial makes a difference. Only location is as important as the aerial itself for reception quality. Multi element high gain aerials pick weak signals up from among background noise. The blurred spectrum strip sections of HF loop and omnidirectinal vertical demonstrate that low gain aerials are vulnerable both to natural ‘static’ atmospheric background noise and to neighbourhood urban electric interference.

• Juha -

Aerial links:

Dimensions of the 4-element 50 MHz yagi used in the aerial comparison: Ennakkoharjoittelu 10.8.2008 10:00 - 12:00

‘Skeleton quad’ for 144 MHz band: guns.connect.fi/innoplaza/juttu/ … index.html

[OH7HJ]

Measuring frequencies of distant TV transmitter carriers with a ham receiver connected to Spectrum Lab software through computer sound input. Receiver used in this measurement was a remote controlled FT817, mode CW/USB with 500 Hz filter. Aerial was a 6-el horizontal yagi type PA50-6-6 pointing east.

Measured TV transmitter (Tx) frequencies:

• Arkhangelsk TV, LP04GN, freq 49739.583 kHz.
• Unknown EDS, maybe Moscow 49747.481 kHz
• St. Petersburg TV, KO59DX, freq 49749.976 kHz, reference freq.
• Segezha Nadvoitsy TV, KP73CW, 49757.822 kHz
• Nyandoma TV, LP01CQ, 49760.401 kHz.

St Petersburg carrier known frequency of 49749.976 kHz measured by Jürgen was used as a reference for the other unknown frequencies measurement. These OIRT 1 TV carriers usually have +/- 50Hz weak side bands except Arkhangelsk TV which has +/- 40 Hz side bands. Strong aircraft dopplers are visible not only on carriers but also on side bands. Screenshots below illustrate phases of calibration measures.

Links:

Jürgen’s list of OIRT TV carriers - dx.3sdesign.de/Band1-Offsets.htm
6-el 50 MHz yagi PA50-6-6 - antennas-amplifiers.com/6m-H … l-PA50-6-6

• Juha -
  
  
  
  
  
  
  

[OH7HJ]

Today we had a wide thunderstorm front. Here is a pic of curious dopplers of airliners that did fly around the it. First at strip right are usual familiar close bypass dopplers. At center strip the planes are starting to dodge thunderstorm front plotting curved dopplers.

Then, what is that noise that makes those horizontal lines on strips? They are the cracking sounds of radio interference caused by lightning discharges of the rising thunderstorm. The last strip at left has a lot of lightning crack noise of the thunderstorm in its full strength.

Copied with a FT817 receiver on St. Petersburg TV freq. Aerial is a simple horizontal dipole.

[OH7HJ]

Ilkka OH5IY sai lentsikkadopplerisuuntiman (Aircraft Scatter Direction Finding, ASDF) omalta asemaltaan Kymenlaaksosta meille tähän saakka tuntemattomaan kantoaaltoon, joka on taajuudeltaan noin 12 Hz Sekeen kantoaallon alapuolella. Aikaisemmin olin suuntinut tämän ilmeisen pienitehoisen aseman ASDF-menetelmällä omalta asemaltani täältä P-K suunnalta.

Koska Ilkalta katsoen lähetin oli idässä, ja minulta katsoen etelässä, niin molemmista yhdessä saimme varsin hyvän ristisuuntiman. Tämä ASDF-ristisuuntima paikansi tuntemattoman TV-lähettimen sijainnin Ruskealaan. Ilkan lentsikkadopplersuuntimakuvat ovat alla liitteenä. Oma suuntimaraporttini kuvineen on alkaen tästä viestistä: Talkoot kerholla 24.9. . Tiettävästi radioharrastajat eivät ole aikaisemmin suuntineet lähetysasemia ASDF-menetelmällä. Jollei parempaa tietoa aiheesta löydy, niin oletettavasti Ruskeala on ensimmäinen tunnistamattoman taajuuden sijainnin paikannus ASDF-ristisuuntiman avulla.

Toinen Ilkan todennäköisesti paikantama TV-lähetin on Suojärvi. Tältä lähettimeltä en ole tuntemattomasta syystä saanut dopplereita, joten sen paikannus on vain yhden suuntiman varassa. Myös sen dopplereista liitekuva. Liitteenä on myös Ilkan kokoama kartta lähimmistä R1-kanavan TV-lähettimistä. Näitä voi käyttää niin lentsikoiden, kuin korkean taivaan sähköisten luonnonilmiöiden, kuten Es, EDS, aurora ym. radioheijastusten havainnointiin.

T: - Juha -

[OH7HJ]

Esimerkkejä TV-kantoaaltojen revontuli- eli auroraheijastuksesta sekä voimakkuusvaihteluista Es-kelissä.

[OH7HJ]

Moskovan Ostankinon TV-lähettimen taajuudella 49.747.411 kHz näkyy jänniä ‘dopplerkoukkuja’. Ne ovat aivan liian hitaita ja liian voimakkaita ollakseen lentsikoiden dopplereita. Muotokaan ei viittaa mihinkään lineaariseen liikkeeseen. Ylös tai alas leimahtaen syttyvä yläsalamoiden sähkönpurkaus ukkospilven päällä syntyvän Es:n yhteydessä voisi tuottaa tällaisia verrattain hitaita ja muuttuvia nopeuksia. Saattaisivat olla Es:n tai EDS:ien tai muun heijastavan ionosfääri-ilmiön liikkeiden dopplereita?

Lähinnä samantapaisia olen nähnyt joskus HF- ja MF- feidingien yhteydessä Perseuksen nauhalle piirtyvistä hitaina dopplerimutkina. Silloin arvailtiin, että ovat monitie-etenemiseen liittyviä ionosfäärin liikkeitä, jotka kuuluvat vastaanottimessa dopplersiirtymän aiheuttamana jaksottaisena feidinginä.

Nämä dopplersaparot syntyisivät siis ehkä ionosfääriheijastuksen liikkeiden aiheuttaessa kyseisen dopplersiirtymän. Synty olisi samantapainen, kuin lentsikan Rx-Tx-peruslinjan ohituksen jaksottainen dopplerfeidinki, mutta luonnollisen lähteen aiheuttama. Kun suoran ja dopplersiirtymän myötä heijastuneen sinkun taajuuserotus on pieni, syntyy niiden interferenssinä radionkuuntelijoille tuttu jaksottainen voimakkuusvaihtelu, ‘fading’.

Linkit:

Yläsalamapurkauksen synnyttämä ukkos-Es-keli, viewtopic.php?f=21&t=295&start=110#p1895
Es-kelin merkkejä 6 m hamssitutkassa, Aircraft Scatter - Lentokoneheijastus ja sen doppleri.

Es-keli nosti lentsikkadopplereita näkyviin? Osa 1, viewtopic.php?f=21&t=295&start=110#p1896
Es-keli nosti lentsikkadopplereita näkyviin? Osa 2, viewtopic.php?f=21&t=295&p=1897#p1897

‘Dopplerkoukkuja’ ‏Moskovan TV:n jaksolla - Osa 2, viewtopic.php?f=21&t=295&p=1900#p1900
‘Dopplerkoukkuja’ ‏Moskovan TV:n jaksolla - Osa 3: viewtopic.php?f=21&t=295&p=1903#p1901
‘Dopplerkoukkuja’ ‏Arkangelin TV:n jaksolla - Osa 4: viewtopic.php?f=21&t=295&p=1903#p1903

T: - Juha -

[kai-OH7EML]

Ymmärsinkö oikein: Olet siis napannut tuon ukkospilven ylitse tunneloituneen signaalin? SIlloin kesän kelipiikissä arvelin Saksan tienoilla ukkospilven johtaneen radiosignaalin tuolta Slovenia-Italia-Belgia suunnista mahdolisesti pilven ylitse Suomeen. Minulla tuo oli pelkkää mutu-tunnelmaa. Sain muuten yhden qsl-kortinkin todisteeksi. Kelin suunta muuttui silloin erittäin nopeasti idästä länteen päin. 73’s de Kai Rääkkylä

[OH7HJ]

Ymmärsinkö oikein: Olet siis napannut tuon ukkospilven ylitse tunneloituneen signaalin? SIlloin kesän kelipiikissä arvelin Saksan tienoilla ukkospilven johtaneen radiosignaalin tuolta Slovenia-Italia-Belgia suunnista mahdolisesti pilven ylitse Suomeen. Minulla tuo oli pelkkää mutu-tunnelmaa. Sain muuten yhden qsl-kortinkin todisteeksi. Kelin suunta muuttui silloin erittäin nopeasti idästä länteen päin. 73’s de Kai Rääkkylä

[b]Tnx kysymyksestä, Kai!

Kyllä, ukkos-Es-sinkut aiheuttaa nimenomaan korkealla ukkospilven päällä oleva paikallinen Es, jonka tähän ionosfäärikerrokseen saakka yltävä ukkossolun yläsalamapurkauksen suurjännitteinen sähkövirta synnyttää. Meille näkyvä osa ukkospilveä itsessään on niin matala, ettei sen yläreunakaan voisi skipata radioheijastuksia niin kauas, kuin mitä korkealla pilven yläpuolella E-kerroksessa tapahtuu. [/b]

Ukkospilven sekä pintasalamat eli maasalamat, että ionosfääriin yltävät yläsalamat synnyttää yhteinen ukkossähkövirta. Se purkautuu ukkossolun kautta maanpinnan ja ionosfäärin välisten suurjännitteisten varausten välillä saman korkean pystyilmavirtauksen kuljettamana, joka aiheuttaa ukkospilven sääilmiönä.

Pinta- ja yläsalamapurkauksista siis vain tämä korkea, ionosfääriin purkautuva yläsalamavirta synnyttää radioaaltojen pitkiä ionosfääriskippejä aiheuttavan paikallisen Es-kelin. Sekä sen lyhytkestoisia vastineita, sähkönpurkausskattereita (EDS).

Ionosfäärikerrokset:

wiki.robotz.com/images/9/91/Iono … ection.gif
wiki.robotz.com/images/6/65/Iono … iagram.gif
astrosurf.com/luxorion/Radio … layers.jpg

arrl.org/files/file/Technolo … 119962.pdf
en.wikipedia.org/wiki/Ionosphere
en.wikipedia.org/wiki/Radio_propagation

Yläsalamat ja ionosfäärisalamat:

voices.nationalgeographic.com/20 … -of-space/
heliotown.com/Radio_Sprites_Ashcraft.html
en.wikipedia.org/wiki/Upper-atm … lightning
en.wikipedia.org/wiki/Sprite(lightning

T: - Juha -

[OH7HJ]

Kuvissa tilanne eilen, kun Laatokan eteläpuolella, eli lähellä vastaanottimen (Rx) ja Moskovan TV-lähettimen (Tx) peruslinjan puoliväliä oli leveä ukkosrintama. Tämän ukkosrintaman aikana piirtyi spektrinauhalle useita lyhyitä, mutta selviä lentsikkadopplereita, jotka ovat muodoltaan tavanomaisia Rx-Tx-peruslinjan poikittaisia ohitusdopplereita (transverse baseline crossing dopplers).

Tavallisesti tällä välillä ei näy AS-dopplereita, koska Moskovan TV-lähetin on kauempana kuin kahden radiohorisontin päässä lentokorkeuksille laskettuna. Rx-Tx-peruslinjan puolivälin seudulla kulkee varsin vilkas itä-länsisuuntainen lentoreitti.

Mahdollisesti tämän reitin lentoja ukkos-Es-keli nosti näkyviin dopplereina, jotka muutoin eivät kanna tältä lentoreitiltä radiohorisontin takaa n. 440 km päästä vastaanottimesta. Vastaanotinantennina oli 6-elementtinen 50 MHz vaakajagi Moskovan suuntaan, ja vastaanottimena R820T-radiotikku HDSDR-softan kanssa piirtämässä EDS-‘helminauhana’ näkyvää TV-kantoaaltoa Spectrum Lab:in nauhalle.

In English: Yesterday during wide thunderstorm front south of Ladoga between Rx and Moscow Tx, short but clear AS dopplers started to appear on Moscow TV freq. Below pics of dopplers and thunderstorm front yesterday.

Linkit:

Kummallisia ‘dopplerkoukkuja’ ‏Moskovan TV:n jaksolla, viewtopic.php?f=21&t=295&start=100#p1893
Yläsalamapurkauksen synnyttämä ukkos-Es-keli, viewtopic.php?f=21&t=295&start=110#p1895
Es-kelin merkkejä 6 m hamssitutkassa, Aircraft Scatter - Lentokoneheijastus ja sen doppleri.
Es-keli nosti lentsikkadopplereita näkyviin? Osa 2, viewtopic.php?f=21&t=295&p=1897#p1897

T: - Juha -