Сверхнизкочастотные электромагнитные волны: от сейсмологии до связи
Ultra low frequency
Ультранизкочастотные (ULF) волны: диапазон 300 Гц - 3 кГц. Изучение магнитосферы, сейсмологии, физики плазмы. Скорость волн и связь с магнитным полем Земли.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Диапазон 300–3000 Гц электромагнитного спектра.
Range 300 3000 Hz of the electromagnetic spectrum
Ультранизкие частоты (УНЧ) – обозначение МСЭ для диапазона частот электромагнитных волн от 300 герц до 3 килогерц, соответствующего длинам волн от 1000 до 100 км. В магнитосферной науке и сейсмологии обычно приводятся альтернативные определения, включающие диапазоны от 1 мГц до 100 Гц, от 1 мГц до 1 Гц и от 10 мГц до 10 Гц. Многие типы волн в диапазоне частот УНЧ могут наблюдаться в магнитосфере и на земной поверхности. Эти волны отражают важные физические процессы в околоземной плазме. Скорость УНЧ-волн часто связана со скоростью Альфвена, которая зависит от окружающего магнитного поля и плотности массы плазмы. Этот диапазон используется для связи в шахтах, поскольку он способен проникать сквозь землю.
Ultra low frequency (ULF) is the ITU designation for the frequency range of electromagnetic waves between 300 hertz and 3 kilohertz, corresponding to wavelengths between 1,000 to 100 km. In magnetosphere science and seismology, alternative definitions are usually given, including ranges from 1 mHz to 100 Hz, 1 mHz to 1 Hz, and 10 mHz to 10 Hz. Many types of waves in the ULF frequency band can be observed in the magnetosphere and on the ground. These waves represent important physical processes in the near Earth plasma environment. The speed of the ULF waves is often associated with the Alfvén velocity that depends on the ambient magnetic field and plasma mass density. This band is used for communications in mines, as it can penetrate the earth.
Землетрясения
Некоторые станции мониторинга сообщают, что землетрясениям иногда предшествует всплеск активности СНЧ (сверхнизкочастотных) волн. Заметный пример этого был зафиксирован перед землетрясением 1989 года в Лома-Приета (Калифорния), однако последующее исследование показало, что это, скорее всего, было лишь неисправностью датчика. 9 декабря 2010 года геоученые объявили, что спутник DEMETER зафиксировал резкое увеличение СНЧ радиоволн над Гаити в течение месяца, предшествовавшего землетрясению магнитудой 7,0 Mw 2010 года. Исследователи стремятся лучше понять эту взаимосвязь, чтобы определить, можно ли использовать этот метод в составе системы раннего оповещения о землетрясениях.
Some monitoring stations have reported that earthquakes are sometimes preceded by a spike in ULF activity. A remarkable example of this occurred before the 1989 Loma Prieta earthquake in California, although a subsequent study indicates that this was little more than a sensor malfunction. On December 9, 2010, geoscientists announced that the DEMETER satellite observed a dramatic increase in ULF radio waves over Haiti in the month before the magnitude 7.0 Mw 2010 earthquake. Researchers are attempting to learn more about this correlation to find out whether this method can be used as part of an early warning system for earthquakes.
Связь в земном режиме
ULF используется военными для защищенной связи по земле. Публикации НАТО AGARD 1960-х годов подробно описывали многие подобные системы, хотя вполне вероятно, что опубликованные работы умалчивали о том, что на самом деле было тайно разработано для оборонных целей. Связь по земле посредством проводящих полей известна как связь в "земном режиме" и впервые была применена в Первой мировой войне. Радиолюбители и энтузиасты электроники использовали этот режим для связи на небольшие расстояния, используя аудиоусилители мощности, подключенные к широко разнесенным парам электродов, вбитых в почву. На принимающей стороне сигнал обнаруживается как слабый электрический ток между другой парой электродов. При использовании методов приема слабых сигналов с DSP-фильтрацией на основе ПК с чрезвычайно узкой полосой пропускания возможно принимать сигналы на расстоянии нескольких километров при передающей мощности 10100 Вт и расстоянии между электродами около 1050 м.
ULF has been used by the military for secure communications through the ground. NATO AGARD publications from the 1960s detailed many such systems, although it is possible that the published papers left a lot unsaid about what actually was developed secretly for defense purposes. Communications through the ground using conduction fields is known as "Earth Mode" communications and was first used in World War I. Radio amateurs and electronics hobbyists have used this mode for limited range communications using audio power amplifiers connected to widely spaced electrode pairs hammered into the soil. At the receiving end, the signal is detected as a weak electric current between a further pair of electrodes. Using weak signal reception methods with PC based DSP filtering with extremely narrow bandwidths, it is possible to receive signals at a range of a few kilometers with a transmitting power of 10100W and electrode spacing of around 1050m.