Come “ascoltare” le meteore tramite una radio

Meteore e sciami di meteore sono un argomento affascinante per molti astronomi dilettanti. Il loro aspetto transitorio a volte spettacolare non ha uguali in astronomia. Sebbene le meteore non emettano onde radio, le loro scie altamente ionizzate sono abbastanza efficienti nel riflettere le onde radio VHF e FM, un fenomeno noto come “meteor scatter”. Dunque, anche se è nuvoloso o non puoi uscire di notte, puoi comunque ascoltare la pioggia di meteore durante uno sciame utilizzando una semplice configurazione radio FM da usare a casa, con il procedimento che illustreremo in questo articolo.

Le meteore sono causate da piccoli frammenti di polvere e roccia provenienti dallo spazio, e sono residui di comete periodiche o oggetti originatisi nella fascia principale degli asteroidi, sita fra Marte e Giove, dove ha luogo un’evoluzione collisionale. Essi colpiscono l’atmosfera della Terra e si bruciano all’entrata, producendo un lampo di luce. La Terra viene colpita in media da circa 40 tonnellate di questo materiale ogni giorno, ma il flusso aumenta durante uno sciame di meteore.

Lo sciame di meteore si verifica quando la Terra attraversa un flusso di detriti lasciato indietro da una cometa (nel caso delle Perseidi, ad esempio, è la Cometa Swift-Tuttle). Le Perseidi sono la “pioggia di meteore” preferita di molti osservatori dell’emisfero boreale, specialmente durante le miti notti estive di agosto. Ma se non riesci ad uscire o se il cielo è nuvoloso, puoi comunque ascoltare la pioggia di meteore in qualsiasi momento della giornata usando un ricevitore radio (FM o VHF).

Il sito LiveMeteors.com (come pure quello di Weather Radio) fornisce un monitoraggio in tempo reale della volta celeste. Se passa un meteora, la sua traccia riflette i segnali radio VHF terrestri, che vengono rilevati dal sistema. Se avete un p’ di pazienza, vi capiterà di udirne e vederne qualcuno online. Ricordate che nella parte basse di questa schermata in ordinata c’è  il tempo e in ascissa la frequenza.

Quando una meteora proveniente dello spazio brucia nell’atmosfera, produce una sorta di breve lampo, creando una “stella cadente” meravigliosa se si dispone di cieli chiari e scuri. Inoltre, lascia brevemente una scia di particelle cariche. Si è scoperto che tali particelle cariche possono riflettere le onde radio provenienti da stazioni televisive e radio distanti, aumentando temporaneamente il loro segnale da lontano. Queste onde radio sono ciò che puoi rilevare con un semplice ricevitore radio.

La ricezione con una comune radio FM

Quando una meteora entra nell’alta atmosfera della Terra, eccita le molecole d’aria, producendo una striscia di luce e lasciando dietro di sé una scia di ionizzazione (un paraboloide allungato) lunga decine di chilometri. Questa scia può persistere per meno di 1 secondo e, occasionalmente, fino a diversi minuti. Si verifica ad altezze da circa 85 a 105 km, e questa scia è in grado di riflettere le onde radio dei trasmettitori situati a terra, in modo simile alla luce che si riflette su una superficie a specchio.

La riflessione delle onde radio da parte della scia di una meteora.

I riflessi delle onde radio meteoriche sono anche chiamati “echi meteorici”, o ping. Per ascoltare gli echi meteorici, hai bisogno di un potente trasmettitore in banda VHF (idealmente una torre che trasmette i segnali della TV analogica sui canali 2-5) situato non troppo vicino ma non troppo lontano da te, di un’antenna TV (tipicamente una Yagi), di un ricevitore VHF e di tanta pazienza. Tuttavia, con l’avvento della TV digitale è oggi difficile trovare un trasmettitore TV di segnali analogici.

Ma non per questo non possiamo rilevare le meteore tramite una radio: basta sfruttare la riflessione delle potenti emittenti radio FM, che trasmettono ancora in analogico. Oggi, quindi, il modo migliore per farlo – come descriveremo qui – è quello di utilizzare un ricevitore radio FM con una buona antenna. La tua autoradio è un ottimo esempio di tale sistema. Sebbene sia consigliabile modificarla un po’ o acquistare una radio di fascia alta, puoi provare anche con una piccola radio domestica.

Ora devi trovare un punto per lo più vuoto nella banda di frequenze captata dalla radio, che vanno da 88 a 108 MHz. Tuttavia, non devi sintonizzarti in una zona del tutto “vuota”, dove non c’è nessuna stazione radio percepibile: non devi essere sintonizzato su una stazione vicina, ma su una stazione che riesci a malapena a distinguere perché è molto distante. Dopodiché ascolta attentamente un eventuale salto nella potenza del segnale della stazione: ciò indica che una meteora è passata sopra la testa!

Un ricevitore Sangean PR-D4, un’ottima radio multibanda in vendita online, ad es. qui

Con la radio sintonizzata su una stazione molto distante, tutto ciò che puoi sentire è poco più di un crepitio, il tipico rumore statico. Ma, quando una scia meteorica riflette il segnale di quella stazione, aumenta la potenza del segnale FM. Questo salto improvviso nella potenza del segnale è ciò che la tua radio, con l’aiuto di una buona antenna FM, rileva. Durante uno sciame, il ricevitore dovrebbe rilevare diversi picchi meteorici all’ora, nonostante le condizioni nuvolose o la luce intensa.

Nota che, sebbene le meteore cadano frequentemente nell’atmosfera per tutto l’anno, ci sono alcuni giorni ogni anno in cui il numero di meteore è notevolmente più alto. Mentre la terra viaggia nella sua orbita attorno al sole, infatti, passa attraverso i percorsi di una serie di comete e di altri detriti spaziali che orbitano attorno al sole. Questi sciami meteoritici  sono di particolare interesse per gli astronomi dilettanti perché sono eventi prevedibili per pianificare sessioni di osservazione.

Una lista dei principali sciami meteorici osservabili durante l’anno.

Nei giorni in cui vi sono sciami di meteore, puoi non dover aspettare molto per captare qualcosa, negli altri invece sì. Osserverai meglio di notte, quando c’è meno interferenza da parte dei segnali radio prodotti dall’uomo e nelle prime ore del mattino, quando la terra si trova di fronte al flusso di detriti di comete. Se vuoi semplicemente attingere alle osservazioni di alcuni ricevitori di grandi dimensioni, puoi sintonizzarti sui servizi di streaming di questi fenomeni, come ad esempio SpaceWeatherRadio.

Consigli per un’osservazione più “scientifica”

Quando si sceglie una stazione FM da utilizzare per l’osservazione, è necessario eseguire diversi passaggi per selezionarne una che funzioni. Sintonizza la tua radio dall’impostazione più bassa a quella più alta prendendo nota della frequenza di ciascuna stazione che la tua radio può captare. Ad esempio, supponiamo che ci siano 5 stazioni con frequenze di 88.9, 99.5, 101.1, 103.7 e 107.1. È necessario scegliere una stazione radio FM che non trasmette su nessuna di queste frequenze.

Occorre evitare di sintonizzarsi su una emittente vicina.

Per risultati ottimali, è necessario scegliere una stazione radio che si trova a circa 1300 km di distanza. Questa distanza, di solito, fornisce il segnale di durata più lunga quando una meteora passa fra te e l’emittente radio. Ma puoi anche rilevare segnali riflessi da meteore di emittenti tra 200 km e 2100 km, e forse anche più vicine o più lontane. Prendi una cartina stradale provinciale o statale e, con una bussola, disegna tre cerchi: uno a 200 km, un secondo a 1300 km e un terzo a 2100 km.

Procurati una tabella delle stazioni FM e cerca un’emittente che si trova tra i cerchi più piccoli e quelli più grandi. Assicurarti che trasmetta su una frequenza diversa da quelle puoi ricevere sulla radio FM a casa. Se non trovi una tabella con le stazioni, chiedi a un radioamatore locale come procurarti le informazioni. Cerca le stazioni con la massima potenza possibile: almeno 30 kW, sui 100 kW è l’ideale. La posizione dell’emittente è importante per puntare l’antenna in relazione ai flussi di meteoriti.

Individua geograficamente le stazioni radio distanti su cui puoi sintonizzarti.

In effetti, puoi tentare di localizzare una potente stazione FM a lunga distanza e utilizzare le relative coordinate di latitudine / longitudine della sua torre di trasmissione per guidare l’orientamento della tua antenna, grazie all’ausilio di una bussola. Ad esempio, un’antenna FM Yagi è un’antenna direttiva che può essere puntata verso l’emittente FM su cui sei sintonizzato. Ma ciò richiede uno sforzo extra. È molto più divertente lasciare, all’inizio, che il caso guidi la tua ricerca dei riflessi delle stazioni FM.

Il numero di meteore osservabili aumenta intorno alle 6 del mattino, quando il bordo anteriore della terr viaggia nel flusso di meteore sporadiche. Queste meteore tendono ad entrare nell’atmosfera a una velocità maggiore a causa della velocità della Terra attraverso lo spazio di 28,8 km al secondo. Questa energia più alta si traduce in livelli più elevati di ionizzazione. Come risultato di questi due fattori, molti osservatori di meteoriti radio conducono le loro osservazioni tra la mezzanotte e le 7 del mattino.

Il tasso di attività meteorica è generalmente maggiore vicino all’alba perché il movimento orbitale terrestre è nella direzione del terminatore dell’alba. Proprio come gli insetti schizzano sul parabrezza anteriore di un’auto in movimento, ma non sul parabrezza posteriore, molti meteoroidi colpiscono il cielo dell’alba, ma pochissimi riescono a raggiungere il cielo al crepuscolo.

Come misurare il flusso di meteore

Sia gli astronomi dilettanti ottici che i radioastronomi dilettanti contano il numero di meteore che rilevano e confrontano le loro misurazioni con altri astrofili che osservano in luoghi diversi. Ciò fornisce informazioni utili sui cambiamenti nella natura del flusso dello sciame. Dunque, in tal caso avrai bisogno di un metodo per registrare la tua osservazione e di un modo per mostrare i tuoi dati.  Puoi anche aggiungere un pre-amplificatore e altre apparecchiature per la registrazione o acquisizione su PC.

Dunque, se vuoi migliorare il tuo apparato, collega innanzitutto il ricevitore radio a un’antenna migliore, ispirandoti al nostro articolo Come avere un’antenna radio FM più efficiente, che puoi trovare qui. Collega le eventuali apparecchiature di registrazione dei dati al jack per le cuffie, se il tuo ricevitore ne è dotato. In alternativa, acquisisci il segnale audio dall’ingresso MIC della scheda audio del tuo PC, dopo esserti assicurato che la tensione del segnale sia nel range accettato dalla scheda.

Un’antenna Yagi FM a 6 elementi a polarizzazione verticale che puoi usare in esterno.

Tieni presente che è difficile danneggiare il resto dell’hardware, ma è molto facile bruciare la scheda audio quando si cerca di investigare un segnale con ampiezza sconosciuta e offset DC. Pertanto, è necessario fare sempre molta attenzione quando si stabilisce una connessione elettrica tra il computer e l’apparecchiatura esterna. È una buona pratica utilizzare prima un multimetro o un oscilloscopio convenzionale per scoprire se i livelli del segnale sono accettabili per la scheda audio.

È sicuro connettersi a qualsiasi apparecchiatura audio / video utilizzando jack e cavi line-in standard. Puoi prendere in considerazione l’utilizzo del microfono del PC, o di un vecchio registratore come dispositivo buffer tra la tua scheda audio e una sorgente di segnale non standard. Ciò può salvare il computer in caso di una sorgente di segnale scarsamente messa a terra e instabile, nonché consentire di controllare manualmente il livello del segnale prima che raggiunga la scheda audio.

Eco di un meteor scatter mostrato dal software “Echoes”, un tool sviluppato proprio per questo scopo, e che mostra lo spettro dinamico. Come trasmettitori vengono di solito usati stazioni radio FM, emittenti TV analogiche e segnali radar intorno a 140 MHz. Dovrai imparare a distinguere le tracce delle meteore da quelle lasciate dagli aerei. (cortesia gmbertani) 

A questo punto, puoi divertirti a graficare il segnale nel tempo. Quando cade una meteora, dovresti vedere un picco evidente sul tuo grafico. Alla fine, ti basterà contare i picchi per sapere il numero di meteore rivelate dal tuo apparato. Durante uno sciame di meteore, è divertente fare le osservazioni in modo continuativo per vedere come il flusso varia da un giorno all’altro, dal mattino alla sera e alla notte. Ti conviene quindi avere un computer dedicato (anche vecchio va bene).

Come software, puoi scaricare e configurare sul tuo computer il programma Radio-SkyPipe II, o altro software analogo (ad es. Meteor 4), usando la guida online per la configurazione. I potenziamenti del segnale dovrebbero apparire come picchi sul grafico creato dal programma. Regola il volume del ricevitore fino a quando i picchi del segnale audio non arrivano appena sotto la soglia massima del grafico radio. Ora puoi “vedere” le meteore nel radio in qualsiasi condizione meteorologica.

Due schermate (con diversa scala di tempo) del programma Radio-SkyPipe II, molto usato in radioastronomia. Le meteore sono picchi molto ben visibili.

Si noti che le stazioni di ascolto radio di meteore registrano, di solito, da 2 a 10 volte più meteore degli osservatori visivi in ​​luoghi con cielo scuro. Il vantaggio nel radio è ancora maggiore durante il giorno. Le nuvole, il chiaro di luna e persino il sole non ostacolano l’ascolto di meteoriti. In effetti, l’Organizzazione meteorologica internazionale elenca una dozzina di “sciami meteorici diurni” che si alzano dopo l’alba e che sono monitorati quasi esclusivamente da osservazioni radio. Il più intenso di questi (sciame delle Arietidi) generalmente produce da 60 a 100 rilevazioni radio all’ora!

Lo spettro dinamico dell’eco di una meteora radio sembra una “L” (vedi la figura qui sotto). Il pezzo inclinato, quasi verticale, nella figura è il riflesso dell’aria ionizzata attorno al meteoroide in rapido movimento (a volte chiamato “testa” della meteora). La frequenza di spostamento Doppler della riflessione cambia rapidamente perché il meteoroide si sposta ad alta velocità attraverso la linea di visuale del trasmettitore. Dopo che il meteoroide si è disintegrato, tutto ciò che rimane è una scia di aria ionizzata che si muove lentamente. Il riflesso del gas che si muove lentamente non subisce un significativo spostamento Doppler, quindi appare come una linea orizzontale (il fondo della “L”) nello spettro dinamico.

Un segnale audio captato l’11 aprile 1999 ascoltando i riflessi meteorici dal potente radar NAVSPASUR (a destra) a 217 MHz. La traccia giallo pallido in alto è il segnale in uscita del ricevitore. Il diagramma di tempo e frequenza di colore blu è lo spettro dinamico del segnale.

La geometria del meteor scattering è complicata, perciò può capitare che vediamo una meteora visivamente ma non ne sentiamo l’eco radio. Uno svantaggio delle osservazioni radio è che un suono udito nell’altoparlante non dice all’ascoltatore da dove proviene la meteora: era una Perseide, che emanava da un radiante nella costellazione di Perseo, o uno sporadica, che poteva venire da qualsiasi direzione del cielo? Gli osservatori visivi possono discriminare facilmente, ma gli osservatori radio no. Tuttavia, quando i cieli sono nuvolosi, l’osservazione via radio non può essere battuta.

Avvertenza. Evita di usare un’antenna radio esterna se nella tua zona ci sono dei fulmini o vi sono previsioni di temporali. Se non ci sono, ti gioverai fortemente dell’utilizzo di un’antenna Yagi FM esterna.