Wie Aschewolke messen?

19/04/2010 - 03:36 von Ralf . K u s m i e r z | Report spam
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Moin!

Ich weiß ja nicht, ob es wirklich ein Problem ist, bzw. in ein paar
Tagen kalter Kaffee, aber im Moment sieht es ja wohl so aus, daß die
Luftaffen und ihre Kundschaft eigentlich schon etwas genauer wissen
wollen würden, wieviel von diesem Vulkanzeugs sich da nun genau wo
befindet. Spannende Frage ist, wie man das rauskriegen könnte.

Radar hat's ein bißchen schwer: Diese Partikel haben wohl Größen im
Bereich 5-50 µm, im Mittel so um die 20 µm, bestehen mehr oder weniger
aus glasartiger Materie mit relativ wenig Quarzanteil und kommen nur
in so geringen Anteilen in der Luft vor, daß man sie eigentlich auch
nicht sieht, also machen sie kein gutes Radarecho. Dazu hatte ich mir
folgendes überlegt:

Nehmen wir mal an, eine Sendeantenne schickt einen breitbandigen, also
zeitlich ziemlich kurzen gebündelten Impuls durch die Wolke, dann
streut davon jedes Teilchen ein wenig mehr oder weniger isotrop als
Kugelstrahler. Auf die Sendeantenne kommt also ein sehr schwaches,
zeitlich stark verschmiertes und kaum auswertbares Rauschen zurück,
denn die einzelnen Teilchen streuen wegen ihres stochastisch
verteilten Abstands natürlich nicht korreliert.

Etwas anders sieht das aus, wenn eine zweite Antenne als
Empfangsantenne den gesendeten Strahl praktisch von der Seite
beobachtet. Die sieht sozusagen die ganze Lànge des Strahls und damit
deutlich mehr Intensitàt. Alle Partikel, die auf einer
Rotationsellipsoidschale mit den beiden Antennen als Brennpunkte
liegen, erzeugen wegen der gleichen Signallaufzeiten ein kohàrentes
Empfangssignal; wenn man als Sendesignal dann noch einen Chirp
verwendet, dann kann kann damit ganze Raumbereiche zwiebelschalenartig
durchmessen, und mit mehreren Antennen sogar "tomographieren".
Zweckmàßigerweise "beleuchtet" man dann einzelne Bereiche ausgesuchter
sehr prolater Ellisoidschalen streifend, dann bekommt man eine hohe
ràumliche Auflösung und gute Empfangsintensitàten.

Da die Einzelpartikel gar nicht interessieren, sondern letztlich deren
Dichte, könnte man damit schon ziemlich sinnvoll die Partikeldichte
ausmessen. Ich denke, die Intensitàt sollte auch reichen: Mit
MW-Impulsradar kann man immerhin pfenniggroße Partikel im Weltraum bis
einige 1000 km Entfernung messen, dann sollte so eine Staubwolke aus
einigen hundert km Abstand auch verwertbare Signale liefern. Schön
wàre natürlich, wenn man möglichst breitbandig (bis in den
100-Ghz-Bereich hinein) an die Sache rangehen könnte, weil die
Streuquerschnitte der Partikel mit omega^4 gehen und höhere Frequenzen
deswegen gewaltige Intensitàtsvorteile bieten.

Oder gibt es das schon?

Eine andere Möglichkeit wàre vielleicht diese Hochfrequenzheizung, die
HAARP und Co. machen: Diese Staubpartikel sind vermutlich geladen.
Wenn man in diese Staubwolke hohe Intensitàten reinbrezelt, dann wird
im Bereich der Partikel deswegen die Luft stàrker ionisiert, und das
gibt dann erstens eine Streuung des Sendesignals und zweitens auch
Funk- und Radarreflexe, also verstàrkt die Streuung gewaltig. Ich
stelle mir vor, daß man mehr oder weniger senkrecht nach oben eine
Luftsàule heizt und dann davon Radaraufnahmen macht, dann müßten die
Intensitàten doch auch die Partikeldichten abbilden.

Eine dritte Möglichkeit wàren Impulse aus IR-Lasern, die wegen der
angepaßten Wellenlànge effizient gestreut werden, so daß man die
Streuintensitàt messen kann.

So kriegt man dann vielleicht Höhenprofile, die man aus
Satellitenmessungen möglicherweise so nicht hat. Weitere Ideen?


Gruß aus Bremen
Ralf
R60: Substantive werden groß geschrieben. Grammatische Schreibweisen:
adressiert Appell asynchron Atmosphàre Autor bißchen Ellipse Emission
gesamt hàltst Immission interessiert korreliert korrigiert Laie
nàmlich offiziell parallel reell Satellit Standard Stegreif voraus
 

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#1 gUnther nanonüm
19/04/2010 - 05:20 | Warnen spam
"Ralf . K u s m i e r z" schrieb im Newsbeitrag
news:

Nehmen wir mal an, eine Sendeantenne schickt einen breitbandigen, also
zeitlich ziemlich kurzen gebündelten Impuls durch die Wolke, dann
streut davon jedes Teilchen ein wenig mehr oder weniger isotrop als
Kugelstrahler. Auf die Sendeantenne kommt also ein sehr schwaches,
zeitlich stark verschmiertes und kaum auswertbares Rauschen zurück,
denn die einzelnen Teilchen streuen wegen ihres stochastisch
verteilten Abstands natürlich nicht korreliert.

Etwas anders sieht das aus, wenn eine zweite Antenne als
Empfangsantenne den gesendeten Strahl praktisch von der Seite
beobachtet. Die sieht sozusagen die ganze Lànge des Strahls und damit
deutlich mehr Intensitàt. Alle Partikel, die auf einer
Rotationsellipsoidschale mit den beiden Antennen als Brennpunkte
liegen, erzeugen wegen der gleichen Signallaufzeiten ein kohàrentes
Empfangssignal; wenn man als Sendesignal dann noch einen Chirp
verwendet, dann kann kann damit ganze Raumbereiche zwiebelschalenartig
durchmessen, und mit mehreren Antennen sogar "tomographieren".
Zweckmàßigerweise "beleuchtet" man dann einzelne Bereiche ausgesuchter
sehr prolater Ellisoidschalen streifend, dann bekommt man eine hohe
ràumliche Auflösung und gute Empfangsintensitàten.

Da die Einzelpartikel gar nicht interessieren, sondern letztlich deren
Dichte, könnte man damit schon ziemlich sinnvoll die Partikeldichte
ausmessen. Ich denke, die Intensitàt sollte auch reichen: Mit
MW-Impulsradar kann man immerhin pfenniggroße Partikel im Weltraum bis
einige 1000 km Entfernung messen, dann sollte so eine Staubwolke aus
einigen hundert km Abstand auch verwertbare Signale liefern. Schön
wàre natürlich, wenn man möglichst breitbandig (bis in den
100-Ghz-Bereich hinein) an die Sache rangehen könnte, weil die
Streuquerschnitte der Partikel mit omega^4 gehen und höhere Frequenzen
deswegen gewaltige Intensitàtsvorteile bieten.

Oder gibt es das schon?

Eine andere Möglichkeit wàre vielleicht diese Hochfrequenzheizung, die
HAARP und Co. machen: Diese Staubpartikel sind vermutlich geladen.
Wenn man in diese Staubwolke hohe Intensitàten reinbrezelt, dann wird
im Bereich der Partikel deswegen die Luft stàrker ionisiert, und das
gibt dann erstens eine Streuung des Sendesignals und zweitens auch
Funk- und Radarreflexe, also verstàrkt die Streuung gewaltig. Ich
stelle mir vor, daß man mehr oder weniger senkrecht nach oben eine
Luftsàule heizt und dann davon Radaraufnahmen macht, dann müßten die
Intensitàten doch auch die Partikeldichten abbilden.

Eine dritte Möglichkeit wàren Impulse aus IR-Lasern, die wegen der
angepaßten Wellenlànge effizient gestreut werden, so daß man die
Streuintensitàt messen kann.

So kriegt man dann vielleicht Höhenprofile, die man aus
Satellitenmessungen möglicherweise so nicht hat. Weitere Ideen?



Hi,
Deine Idee ist nicht schlecht, bloß...wer soll da im Strahlschnittpunkt
messen/hingucken? Gerade wegen der Streuung ist das ja eben nicht möglich.
Außer, es lohnt nicht zu messen. Diese Technik wird ja in Staubsensoren
verwendet. Und seit kurzem sogar als Mikrofon :-)

Bislang sehe ich eigentlich nur eine billige Möglichkeit, Ballons mit
Fliegenfàngern oder Luftproben. Aufsteigenlassen durch die Wolke, und ab
10km Höhe automatisch per Fallschirm landen. So kann man die Höhenwerte und
die Ausdehnung abschàtzen. Werden einige Meßstationen wohl auch so machen.
Dein Laser jedenfalls müßte beim SDI geklaut werden, damit er in normaler
Wolkenluft bis in x Kilometer Höhe noch auswertbare Effekte mißt. Und er
müßte stundenlang laufen...naja, derzeit fliegt eh keiner, aber ob sich
soeine teure Installation mehrfach lohnt? Ist ja nun nicht zu erwarten, daß
es alle paar Tage einen weiteren Ausbruch geben wird. Eine andere
Möglichkeit wàre vielleicht eine "Chemische", ein Bindemittel oder einen
Kleber per Rakete in die jeweilige Meßhöhe schicken und die Farbe oder den
Kontrast gegen den Himmel filmen. Oder die Kunststoffgewölle einsammeln und
den Gehalt an Sand ermitteln.

Schlußendlich sollte eine simple Infrarotortung aus dem Orbit auch gehen,
die teilchen sind vielleicht nur klein, aber immerhin deutlich größer als
Gasmoleküle, haben Masse und dürften Sonnenlicht unter günstigem Winkel
geeignet reflektieren. Dafür haben wir Satelliten da oben, die allerdings
meist eher den Jupiter oder die Venus beobachten. Oder das Ozonloch.

mfg,
gUnther

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