Anioły radarowe

Anioł radarowy pasma S, z raportu technicznego z 1959 roku.
Ten artykuł dotyczy efektu radarowego, a nie radiowego znaku wywoławczego wskazującego wysokość.

Anioły radarowe to efekt widoczny na wyświetlaczach radarów , gdy w polu widzenia radaru występuje struktura okresowa o mniej więcej tej samej długości co długość fali sygnału . Anioł wydaje się być na wyświetlaczu fizycznie ogromnym obiektem, często o średnicy wielu mil, który może przesłaniać prawdziwe cele. Po raz pierwszy zauważono je w latach czterdziestych XX wieku, a w latach pięćdziesiątych XX wieku były one przedmiotem obszernych badań. Podstawowy mechanizm wynika z prawa Bragga .

Historia i źródło

Wczesne radary były poddawane silnym odbiciom z ziemi, a ich wskaźniki położenia w planie często pokazywały wiele trwałych ech, które zasłaniały części ekranu. Anioły pojawiały się w tych systemach, lecz trudno je było odróżnić od naziemnych powrotów i generalnie nie były zauważane. Rozwój COHO w Wielkiej Brytanii wyeliminował te ciągłe echa, w którym to momencie po raz pierwszy w sposób ciągły wyraźnie i wyraźnie widziano anioły. Jeden z najwcześniejszych egzemplarzy zaobserwowano w 1953 roku na Radarze Przeciwlotniczym nr 4 Mk. 7 , jeden z pierwszych systemów COHO. Niektóre z nich zidentyfikowano jako stada ptaków, co skłoniło jednego ornitologa do zakupu nadwyżki Radar przeciwlotniczy nr 3 Mk. 7 do śledzenia ptaków.

Kiedy widziano je po raz pierwszy, panowała powszechna zgoda co do tego, że wiele takich aniołów powstało w wyniku skutków meteorologicznych, ale nikt nie był w stanie wyjaśnić ich zachowania w oparciu o tę teorię. Wiadomo było, że ptaki mogą powodować odbicie radarowe, co zostało zauważone bardzo wcześnie w Chain Home, jeszcze przed II wojną światową . Ośrodek Badań i Rozwoju Radarów przeprowadził eksperymenty , które wykazały, że przekrój poprzeczny radaru martwego ptaka wynosił około 0,01 metra kwadratowego, czyli mniej więcej tyle samo, co worek z 1 funtem (0,45 kg) wody. To znacznie mniej niż normalny limit wykrywalności radarów, a niektóre aspekty ruchu wydawały się sprzeczne z wnioskiem, że są one spowodowane przez ptaki.

W jednym z takich przykładów eksperymentalny radar COHO MEW w Great Baddow zarejestrował powtarzające się anioły w kształcie pierścienia, które zdawały się powoli promieniować na zewnątrz z pewnego punktu i unosić się na wietrze, ale tylko rano. Byli przekonani, że było to spowodowane uruchomieniem przez lokalną fabrykę fabryki pary i powstałym w ten sposób gorącym powietrzem, powodującym wyświetlanie obrazu z powodu temperatury . Kiedy udali się na miejsce, znaleźli otwarty park z drzewostanem.

Zagadka została rozwiązana, gdy rano sprawdzili i odkryli ogromne stada szpaków opuszczających drzewa w dziwny wzór przypominający fale. W nocy ptaki gromadziły się na drzewach pośrodku gaju, a o świcie zaczynały skakać po drzewach w kierunku najbardziej oddalonych drzew. Następnie, w oparciu o jakiś niewidzialny sygnał, wszystkie ptaki na zewnątrz gaju natychmiast opuszczą gaj i zaczną odlatywać, promieniując na zewnątrz. Gdy tylko jedna grupa odeszła, więcej ptaków w ciągu kilku minut indywidualnie przeskakiwało na zewnątrz, aby zapełnić zewnętrzne drzewa i powtarzać proces. W nocy ptaki przybywały w małych grupach i nie powodowały żadnych pokazów.

Dopiero pod koniec lat pięćdziesiątych XX wieku powszechnie przyjęto, że ptaki są główną przyczyną aniołów. Wniosek ten został ostatecznie wysunięty w 1957 roku przez nie mniej niż Towarzystwo Królewskie :

... powszechnie uważa się, że mają one pochodzenie meteorologiczne w wyniku odbicia lub załamania energii z nieciągłości atmosferycznych, ale żadna dotychczas zaproponowana teoria meteorologiczna nie była w stanie wyjaśnić wszystkich ich zaobserwowanych właściwości. Wykazano, że właściwości te można w zadowalający sposób wyjaśnić przy założeniu, że echa pochodzą od ptaków podczas migracji.

Wkrótce znaleziono rozwiązanie w przypadku radarów impulsowych, znane w żargonie brytyjskim jako wzmocnienie skośne i kontrola czasu czułości (STC) w USA. Zgodnie z równaniem radarowym energia sygnału zwrotnego zmienia się wraz z czwartą potęgą, więc pobliskie obiekty mają znacznie silniejsze siły zwrotne i mogą zalewać obiekty bardziej odległe. Ideą STC jest obniżenie czułości odbiornika dla pobliskich celów przed osiągnięciem maksymalnego wzmocnienia na większym dystansie, być może 50 mil (80 km). Dostosowując wielkość tłumienia wzmocnienia, można wyeliminować odbicia od ptaków, jednocześnie umożliwiając widoczność samolotów.

Wpływy

Chociaż anioły stanowiły problem dla wszystkich radarów tamtej epoki, sprawiły, że kanadyjska linia środkowokanadyjska była prawie bezużyteczna wiosną i jesienią, kiedy miliony dużych ptaków migrowały przez stacje. Sytuację pogorszyły ptaki lądujące w pobliżu ciepłych generatorów diesla na stacjach. Typowe radary wysyłają krótkie impulsy sygnału, a STC może zostać wyzwolony przez ten impuls. Linia Środkowo-Kanadyjska była radarem z falą ciągłą (CW), który nie miał nieodłącznego synchronizacji sygnałów. Efekt był tak przytłaczający, że istotną cechą podobnych AN/FPS-23 używanych na linii DEW , będący wówczas w budowie, polegał na dodaniu filtru Dopplera w celu usunięcia z wyświetlacza obiektów poruszających się z prędkością mniejszą niż 125 mil na godzinę (201 km/h).

Chociaż ptaki są najczęstszą przyczyną tych skutków, każda struktura okresowa w polu widzenia radaru może powodować podobne skutki. Jest to szczególnie zauważalne w przypadku radarów skanujących morze w samolotach i satelitach, gdy wzór fal odpowiada pewnej wielokrotności długości fali radaru. Efekt ten wykorzystano w radarach mierzących stan morza na morzu lub radarach do pomiaru wiatru, które tworzą wymagane wzorce za pomocą fal akustycznych generowanych przez duże głośniki .

Cytaty

Bibliografia

Źródło: „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Radar_angels&oldid=1028515839 ”