Live meteoren waarnemen met radiogolven (2022) – Dwingeloo Radiotelescoop

Auteur(s): Simon Bijlsma, Ard Hartsuijker

Foto(s): CAMRAS Simon Bijlsma

Dit jaar zijn op 13 en 14 december veel vallende sterren te zien afkomstig van de Geminiden meteorenzwerm. Om vallende sterren goed te kunnen zien moet het voldoende donker en helder zijn. En dat is het niet altijd. Vallende sterren kan je ook met radiogolven waarnemen. Bij CAMRAS doen we dat met behulp van ‘passieve radar’ en je kunt live meekijken en meeluisteren. Dat kan overdag en ’s nachts en bij helder weer en bij bewolkt weer. Veel waarneemplezier! Snel naar het geluid? Klik hier: CAMRAS webSDR.

Wat is een vallende ster?

Een meteoor of vallende ster is een meteoroïde die met grote snelheid (tot wel ongeveer 70 km/sec) op ongeveer 100 km hoogte de aardatmosfeer binnendringt. Door de schokgolf die daarbij ontstaat wordt de lucht en de meteoroïde opgewarmd. De meteoroïde gaat gloeien en door de hitte verdampt deze geheel of gedeeltelijk en laat een lichtend spoor achter.

Waarom kan je een vallende ster met radiogolven zien?

Door de hitte raken de stikstof- en zuurstofatomen in de lucht geïoniseerd, de buitenste elektronen van het atoom worden losgeslagen. Bij de meteoor en in het lichtspoor bevindt zich dus een mengsel van elektronen (elektrisch negatief geladen) en ionen (elektrisch positief geladen) en deze plasmawolk van elektrisch geladen deeltjes vliegt met de meteoor mee en werkt als een spiegel voor radiogolven en veroorzaakt de zogenaamde ‘head echo’ . Regelmatig is de ionisatie zo sterk dat er na het passeren van de meteoroïde ook een plasma ‘wolk’ achterblijft die ook een goede reflector vormt voor radiogolven. Deze ‘wolk’ kan meerdere seconden blijven bestaan.

Hoe doet CAMRAS dat precies?

Bij passieve radar gebruik je als zender een of ander bestaande sterke radiozender onder de horizon. CAMRAS gebruikt de Franse ruimteradar GRAVES in de buurt van Dijon. Deze scant de zuidelijke hemel van oost naar west op een elevatie van ongeveer 30° met vier brede radarbundels. De wolk van geladen deeltjes in het meteoorspoor weerkaatsen de GRAVES radargolven en CAMRAS vangt deze op met een eenvoudige yagi antenne. Als ontvanger dient een RTL-dongle. Het radiosignaal is met de CAMRAS webSDR ontvanger via het internet te horen en te zien.

Illustratie: Werkgroep Meteoren KNVWS. Geometrie van radioreflecties aan meteoren. Het geïoniseerde lichtspoor weerkaatst de radiogolven net zoals zichtbaar licht op een spiegel weerkaatst. Op deze manier wordt er door tussenkomst van de meteoor een verbinding gelegd tussen de radiobron en de ontvanger.

Hoe kan je live meekijken en meeluisteren bij CAMRAS?

Klik hier op CAMRAS webSDR.

Als je bij Your name or callsign iets invult worden je instellingen met een cookie bewaard.
Stem de frequentie van de webSDR bij Frequency af op 143048.50 kHz (143,0485 MHz) door dat in te vullen. Gebruik een daarbij decimale punt in plaats van een komma. Je zit dan in de 2-meter band.
Klik bij Bandwidth de mode ‘USB’ aan, dat is de ‘upper sideband’. Het signaal van de draaggolf van de GRAVES radar zit nu midden in de audio doorlaatband.
Vergroot het Waterfall view maximaal uit door op de zoommode ‘max in’ te klikken en de Size ‘large’ te kiezen.
Bij Memories kan je je eigen instelling voor Frequency en Bandwidth met ‘store’ opslaan en van een eigen tekst voorzien en met ‘recall’ weer terughalen.
De instelling van het watervalvenster kan je niet opslaan en moet je steeds opnieuw instellen.

Wat hoor je en zie je nu precies?

Het GRAVES radarsignaal is afhankelijk van de omstandigheden in de ionosfeer al dan niet zichtbaar in het watervalvenster als een lichte ruislijn en al dan niet hoorbaar als een zachte fluittoon met ruis. Zodra een meteoroïde met grote snelheid de atmosfeer binnendringt, verandert zijn snelheid en zien en horen we het gereflecteerde radarsignaal verschoven door het Dopplereffect boven en onder de draaggolffrequentie van de GRAVES radar. Natuurlijk moet de meteoor dan ook werkelijk door een van de vier de brede radarbundels bewegen!

Alleen als er veel geladen deeltjes zijn vormt het plasma een goede reflector voor radiogolven. De zogenaamde sterkere ‘over dense’ reflecties of ‘bursts’ ontstaan op die manier. Bij minder geladen deeltjes in het plasma ontstaan er veel kortere en zwakkere ‘under dense’ reflecties of ‘pings’. De duur van de reflecties varieert van minder dan een seconde tot meerdere seconden. We horen tijdens de bursts of pings de toonhoogte dan ook snel veranderen. Soms blijft er direct na een ‘ping’ een wolk met geladen deeltjes hangen (‘burst’) en verandert de toonhoogte nauwelijks meer. De reflecties zien er dan haakvormig uit. De ‘head echo’ van het plasma rondom het deeltje ziet er uit als een streepje met veel Doppler verschuiving gevolgd door een(‘overdense’) ‘wolk’ rondom het midden van de zendfrequentie die langere tijd zichtbaar en hoorbaar is en waarvan de toonhoogte weinig verandert.