휘슬러(라디오)

Whistler (radio)
스탠포드 대학교 VLF 그룹의 웨이브 리시버가 남극 팔머 스테이션에서 받은 전자파 휘슬러 파동의 VLFspectrogram.

휘파람은 번개에 의해 발생하는 매우 낮은 주파수 또는 VLF 전자기파(라디오)이다.[1] 지상 휘슬러의 주파수는 1kHz ~ 30kHz이며, 최대 진폭은 보통 3kHz ~ 5kHz이다. 전자파지만 오디오 주파수에서 발생하며 적합한 수신기를 사용해 오디오로 변환할 수 있다. 그것들은 한 반구에서 다른 반구로 이어지는 지구의 자기장 선을 따라 충동이 이동하는 번개 타격(대부분은 은하계 안과 귀환 경로)에 의해 생성된다. 그들은 전리층과 자기권의 플라스마 환경을 통해 낮은 주파수의 느린 속도로 인해 몇 kHz의 분산을 겪는다. 따라서 그것들은 몇 초 동안 지속될 수 있는 하강 톤으로 인식된다. 휘파람에 대한 연구는 그것들을 퓨어 노트, 디퓨즈, 2-홉, 에코 트레인 유형으로 분류한다.

보이저 1호와 2호 우주선은 '조비안 휘슬러'로 알려진 목성 부근에서 휘파람과 같은 활동을 감지해 보이저 1호가 만든 번개의 시각적 관측을 뒷받침했다.[2][3]

휘슬러는 지구 자력발광장에서 검출되었는데, 그곳에서 종종 수십~수백 Hz의 주파수로 인해 "사자 노호"라고 불린다.[4]

원천

휘파람을 생성하는 번개 방전의 전자기 에너지 펄스는 전자 사이클론 주파수 이하의 광범위한 주파수를 포함한다. 전리층에 있는 자유 전자와의 상호작용 때문에 파동은 고도로 분산되고 유도파처럼 지자기장의 선을 따른다. 이러한 선은 장에 충분한 초점적 영향력을 제공하고 장 에너지의 산란을 방지한다. 그들의 길은 적도의 평면에서 지구 반지름의 3~4배까지 우주에 도달하고, 반대 반구의 한 지점에서 번개 방전에서 나오는 에너지를 지구로 가져온다. 이것은 휘파람을 위한 전파 방출 위치의 자기 결합이다. 거기서부터 휘파람 물결은 그들이 시작한 반구에 다시 반사된다. 에너지는 지구 표면에서 거의 4~5회 반사되어 분산과 진폭 감소로 나타난다. 그러한 긴 경로를 따라 에너지의 전파 속도는 c/10에서 c/100 사이이며 정확한 값은 주파수에 따라 달라진다.

역사

휘슬러는 아마도 1886년경부터 긴 전화선으로 들렸을 것이다. 그러나 가장 명확한 초기 설명은 1919년 바크하우젠에 의해서였다. 영국의 과학자 Llewelin Robert Owen Storey는 1953년 박사학위 논문에서 번개를 일으키는 휘파람을 보여주었다.[1][5][6] 비슷한 시기에 스토리는 휘파람의 존재는 지구의 대기에 플라즈마가 존재한다는 것을 의미하며, 지구의 자기장 라인과 같은 방향으로 전파를 이동시켰다는 것을 의미한다고 추측했다.[5][6] 이로부터 그는 추론했지만 전리층과 자력권 사이의 얇은 층인 플라스마스페어의 존재를 단정적으로 증명할 수는 없었다.[6] 1963년 미국의 과학자 돈 카펜터와 소련의 천문학자 콘스탄틴 그링가우즈(Constantin Gringauz)는 서로 독립적으로, 그리고 후자는 루나2 우주선의 데이터를 사용하여, 실험적으로 플라스마스페어와 플라스마포오스의 존재를 증명하여 스토리의 사고를 기반으로 했다.[5]

미국의 전기 기술자 로버트 헬리웰은 휘파람을 연구하는 것으로도 유명하다. Heliwell과 그의 제자 중 한 명인 Jack Mallinckrodt는 1950년 스탠포드 대학에서 매우 낮은 무선 주파수에서 번개 소음을 조사하고 있었다. 말린크로드는 휘파람 소리를 몇 번 듣고 헬리웰의 주의를 끌었다.[7] 헬리웰은 1982년 10월호 스탠퍼드 엔지니어 기사에서 회고했듯이 처음에는 공예품이라고 생각했지만 직접 휘파람 소리를 들을 때까지 말린크로드와 함께 라디오를 시청했다. 헬리웰은 1954년 팰로 알토 타임즈 기사에서 이 소리들을 "비행접시처럼 이상하고 이상하며 믿을 수 없다"고 묘사했다.[7] 헬리웰은 휘슬러의 생산에 관련된 메커니즘을 이해하려고 노력했다. 그는 1971년부터 1988년까지 활동했던 서남극동 VLF 전초기지 시플역에서 실험을 했다.[7] VLF 무선 신호의 파장은 매우 크기 때문에(10kHz의 주파수는 30km(19mi)의 파장에 해당함) 시플 스테이션에는 길이 13마일(21km)의 안테나가 있었다. 이 안테나는 VLF 무선 신호를 캐나다에서 감지하기 위해 지구 자기권으로 전송하는데 사용되었다. 전리층이 낮은 주파수에 투명하기 때문에 이 신호들을 자기권에 주입하는 것이 가능했다.[7]

어원

휘슬러는 영국 제1차 세계 대전 라디오 운영자들에 의해 명명되었다.[5] 광대역 분광기에서, 휘파람의 관찰된 특성은, 거의 사람이 휘파람을 불거나 들어오는 수류탄처럼, 몇 초 동안, 음이 빠르게 내려간다는 것이다.[5]

명명법

지구-이온권 도파관에서 전파되는 전자파 신호의 일종으로, 전파 대기 신호 또는 음핵으로 알려져 있으며, 전리권을 탈출하여 바깥쪽으로 자력권으로 전파될 수 있다. 이 신호는 완전히 감쇠될 때까지 행성의 반대편에서 앞뒤로 반사하면서 바운스 모드 전파를 일으키기 쉽다. 이 홉 패턴의 어느 부분에 신호가 있는지 명확히 하기 위해, 현재 신호가 켜져 있는 바운스 경로의 부분을 나타내는 숫자로 지정한다.[8] 첫 번째 상승곡선에서는, 「A」로 알려져 있다. 0+. 지자기 적도를 통과한 후, a라고 한다. 1−. + 또는 - 기호는 각각 상향 또는 하향 전파를 나타낸다. 숫자는 현재 진행 중인 반바운드를 나타낸다. 반사된 신호가 재설계됨 1+, 다시 지구자기 적도를 지날 때까지; 그리고 나서 그것은 불린다. 2−, 등등.

참고 항목

관련 우주선

참조

  1. ^ a b Robert A. Helliwell (2006). Whistlers and Related Ionospheric Phenomena. Dover Publications, Inc. ISBN 978-0-486-44572-4. 원래 캘리포니아 주 스탠포드 대학 출판부에서 발행한 책(1965)이다.
  2. ^ Hobara, Y.; Kanemaru, S.; Hayakawa, M.; Gurnett, D. A. (1997). "On estimating the amplitude of Jovian whistlers observed by Voyager 1 and implications concerning lightning". Journal of Geophysical Research: Space Physics. 102 (A4): 7115–7125. Bibcode:1997JGR...102.7115H. doi:10.1029/96JA03996. ISSN 2156-2202.
  3. ^ Aplin, Karen L.; Fischer, Georg (February 2017). "Lightning detection in planetary atmospheres". Weather. 72 (2): 46–50. arXiv:1606.03285. Bibcode:2017Wthr...72...46A. doi:10.1002/wea.2817. ISSN 0043-1656.
  4. ^ Baumjohann, W.; Treumann, R. A.; Georgescu, E.; Haerendel, G.; Fornacon, K.-H.; Auster, U. (1999-12-31). "Waveform and packet structure of lion roars". Annales Geophysicae. 17 (12): 1528–1534. Bibcode:1999AnGeo..17.1528B. doi:10.1007/s00585-999-1528-9. ISSN 0992-7689. S2CID 11493967.
  5. ^ a b c d e Gallagher, D. L. (27 May 2015). "Discovering the Plasmasphere". Space Plasma Physics. Huntsville, AL: NASA Marshall Space Flight Center. Retrieved 1 December 2020.
  6. ^ a b c "Owen Storey". Engineering and Technology History Wiki. 29 January 2019. Retrieved 1 December 2020.
  7. ^ a b c d 2011년 5월 20일 스탠퍼드 리포트(http://news.stanford.edu/news/2011/may/robert-helliwell-obit-052011.html)에서 멜리사 펠릿 "로버트 헬리웰, 라디오 사이언스 및 자기권 전문가, 90세에 사망"
  8. ^ Smith, R.L.; Angerami, J.J. (Jan 1, 1968). "Magnetospheric Properties Deduced from OGO 1 Observations of Ducted and Nonducted Whistlers". Journal of Geophysical Research. 73 (1): 1–20. Bibcode:1968JGR....73....1S. doi:10.1029/ja073i001p00001.

추가 읽기