Theorie zur Reflexion von Radiosignalen an Meteorspuren

Allgemeines

Der schnelle Eintritt eines Meteoroiden in die Erdatmosphäre verursacht im Höhenbereich 50 bis 100km durch Reibung eine starke Ionisation der Luftmoleküle. Die dadurch erzeugte Ionenspur (Plasmaspur, begleitet von einer intensiven Leuchterscheinung, welche man Meteor, im Volksmund Sternschnuppe nennt) ist elektrisch leitfähig und reflektiert elektromagnetische Wellen im Radiofrequenzbereich je nach Wellenlänge zum Teil sehr wirksam.   Man kann dann reflektierte Signale erdgebundener Sendeanlagen empfangen, z.B. starker TV-Sender im VHF-Bereich (30 bis 300MHz), welche aufgrund der Erdkrümmung normalerweise nicht hörbar sind, wenn sie Tausende von km entfernt sind. Im Empfangssystem ist eine geeignete Demodulation einzustellen (z.B. Einseitenbandmodulation = SSB), um das Trägersignal des Senders hörbar zu machen. Diese Reflexionen lassen sich auch zur Kommunikation nutzen (Meteorscatter), z.B. im Amateurfunk. Meteoroiden können kometaren Ursprungs (von Kometen abstammend) oder Fragmente von Asteroiden aus dem Asteroidengürtel sein. Ihre Größe kann von Staubpartikeln bis hin zu etlichen Metern entsprechend einer Masse bis zu mehreren Tonnen reichen. Meteoroiden tauchen mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 70 km/s in unsere Atmosphäre ein. Kleine Meteoroiden verglühen in der Atmosphäre, größere über 10mm können es unter Umständen bis zum Erdboden schaffen. Diese Steine nennt man dann Meteoriten.

Typenklassen von Meteoren

Underdense - Meteor Über die Hintergrundgeräusche hören Sie gelegentliche kurzeitige tonale "Pings", ähnlich dem Geräusch einer Glas-Harfe. Dies sind so genannte Underdense Meteor Echos, die im Allgemeinen weniger als 1-2 Sekunden dauern. Der Begriff Underdense bezieht sich auf die Tatsache, dass die Meteorspur unterhalb der Elektronendichte von ca. Q = 10^14 Elektronen pro Meter Spurlänge liegt. Unterhalb dieser Dichte wird auf dem Meteor-Trail die Radiowelle unabhängig davon gestreut. Das Empfangssignal steigt sehr stark an wenn sich der Meteor-Trail bildet, um dann aber rasch exponentiell zu zerfallen. Die meisten Meteore bilden Underdense-Trails und sind sehr hell. Overdense - Meteor Als Overdense wird ein Meteor bezeichnet, dessen Ionisationsspur oberhalb der kritischen Elektronendichte liegt und die Radiowelle komplett reflektiert. In der Regel verursacht dies einen relativ langsamen Signalpegelanstieg (im Vergleich zu einen Underdense-Trail) bis zu einem nachhaltigen Spitzenpegel, der normalerweise nur ein paar Sekunden dauert, kann sich aber auf mehrere Minuten erstrecken. Im Anschluss daran wird der Signalgeräuschpegel wieder schwächer bis er schrittweise zerfällt. Overdense Meteore sind im allgemeinen leichter mit bloßem Auge zu sehen. Oszillierender Meteor Eine bereits gebildete Reflexionsspur kann durch starke atmosphärische Winde verdreht bzw. verzwirbelt werden. Es bilden sich separate Reflexionen, Radiowellen werden gebrochen und verschoben, starke empfangene Signale schwanken in einem pulsierende Muster im Empfänger, während der Meteor weiter seine Bahn zieht. Bei Funkkontakten über Meteorreflexionen ( Meteorscatter ) ergeben sich oft wellenartige Hintergrundgeräusche. Übergangs - Meteor Eine andere Form eines Meteorechos zeichnet sich durch einen Übergang, eine Art "Hybrid" in Form eines kurzen "Pings" gefolgt von einem "Underdense - Übergang" in einen "Overdense - Übergang". Typisches Merkmal ist ein kurzer Ping gefolgt von einem plötzlichen schnellen Signalanstieg basierend auf Helligkeit und Elektronendichte. Eigentlich müsste der Meteor "Overdense" sein. Dies verursacht die geringe Reflexion des Einfallwinkels in der Vorwärtsbewegung. Ein flacher Einfallswinkel kann durchaus die äußeren weniger dichten Teile durch eine Reflektion zusätzlich zu den inneren "Overdense - Kern" lenken. Meteor - Kopf - Echos Selten ist eine rasch ansteigende tonale Tonhöhe ( whistle ) bei einer Meteor-Kopf-Reflexion zu hören. Ursache ist eine komprimierte und schnell wachsende Ionisation um den Meteor - Kopf samt spiegelnder dopplerverschobener Radiowelle bei einer weiterführenden diffundierten Reflexion. Dies führt des öfteren zu einer Verschiebung von einigen kHz in höheren Frequenzbereichen, in unteren Frequenzbändern entsprechend weniger.