Energobiologie - Undele electromagnetice de ultra joasă frecvenţă

Undele electromagnetice de ultra joasă frecvenţă

Scris de Paul Dolea
marţi, 26 iulie 2011
Transmiterea informaţiei prin unde electromagnetice de ultra joasă frecvenţă Definiţii şi terminologie: Conform Administraţiei Naţionale de Telecomunicaţii şi Informare a Statelor Unite ale Americii, undele electromagnetice ale căror frecvenţe sunt mai mici decât 30 kHz sunt denumite unde electromagnetice de foarte joasă frecvenţă (very low frequency), iar cele ale caror frecvenţă este mai mică de 3 kHz nici nu sunt atribuite vreunei activitati civile. Terminologia utilizată în lucrările ştiinţifice ce se referp la undele electromagnetice de joasă frecvenţă (şi pe care o voi folosi în cele ce urmează) le clasifică în modul următor: -unde electromagnetice de foarte joasă frecvenţă (very low frequency sau pe scurt, VLF) cu frevenţe cuprinse între 3 kHz şi 30 kHz, -unde electromagnetice de ultra joasă frecvenţă (ultra low frequency sau ULF) cu frecvenţe cuprinse între 300 Hz şi 3 kHz, -unde electromagnetice de super joasă frecvenţă (super low frequency sau SLF) cu frecvenţe cuprinse între 30 Hz şi 300 Hz, -unde electromagnetice de extrem de joasă frecvenţă (extremely low frequency sau ELF) ale căror frecvenţe au valori sub 30 Hz. Importanţa studierii acestei categorii de unde electromagnetice După cum se ştie, materialele conductoare sunt opace pentru undele electromagnetice şi din acest motiv comunicarea între două puncte aflate în medii conductoare (de exemplu APA sărată din mări sau oceane sau subsolul Pământului) nu se poate realiza cu echipamentele uzuale şi folosind metodele clasice de comunicare radio. Acest fenomen de "ecranare" împiedică asigurarea unei comunicări radio clasice între o bază terestră şi submarinele aflate în submersie. În aceasta situaţie, doar undele electromagnetice din gama SLF pot asigura legătura radio. În situaţia unor accidente miniere, când echipamentele de telecomunicaţii prin cablu sunt distruse, apare necesitatea asigurării unei căi de comunicaţie "fără fir" între minerii blocaţi în subteran şi echipele de salvare aflate la suprafaţă sau tot în subteran. Undele electromagnetice din gama ULF pot penetra prin sol la adâncimi de ordinul zecilor sau chiar sutelor de metri asigurând o legatură radio de urgenţă. Apariţia unor unde electromagnetice de joasă frecvenţă (ULF sau ELF) poate anunţa un cutremur iminent cu câteva zeci de minute înaintea unor mişcări telurice de suprafaţă. Orice explozie nucleară care ere loc în spaţiul atmosferic sau extraatmosferic apropiat este însoţită de o puternică emisie de unde VLF, ULF, SLF şi ELF. Supravegherea şi analiza atentă a acestui domeniu spectral duce la punerea în evidenţă şi localizarea oricarui eveniment de acest fel. Furtunile tropicale (care sunt caracterizate prin descărcări electrice intense şi frecvente) generează unde electromagnetice cu spectru foarte larg, iar cele de foarte joasă frecvenţă se propagă prin ghidul de unda format între suprafaţa Pământului şi ionosferă pe distanţe foarte mari, ajungând uneori chiar să înconjoare Pământul. Analizarea acestor unde este importantă în climatologie deoarece se poate obţine o imagine la nivel global a fenomenelor meteorologice locale. Frecventele descărcări electrice ce apar în situaţia unor furtuni puternice, crează unde electromagnetice din domeniul ULF şi ELF care, în cavitatea rezonantă formată (la nivel global) între Pământ şi ionosferă pot produce o rezonanţă electromagnetică ce poate fi pusa în evidenţă în mod experimental. Acest fenomen este cunoscut în literatura sub denumirea de "Rezonanţa Schumann". De asemenea aşa-zisele "fenomene meteorologice din spaţiul extraatmosferic" cum sunt exploziile solare, ploile de meteoriţi, fluxurile importante de particule elementare sau radiaţiile generate de surse extraterestre sau chiar extragalactice, generează unde electromagnetice din domeniile ULF, SLF sau ELF. Acestea pot crea furtuni electromagnetice, perturbări ale comunicaţiilor radio sau chiar scoaterea din funcţiune a unor sateliţi artificiali ai Pământului sau a unor echipamente de radiocomunicaţii aflate pe sol. Importanţa acordată de NASA acestor aspecte ştiinţifice, tehnice sau militare legate de generarea şi propagarea undelor electromagnetice de foarte joasă frecvenţă este subliniată prin lansarea proiectului "INSPIRE" (Interactive NASA Space Physics Ionosphere Radio Experiments). Stadiul actual al cercetărilor şi dezvoltării tehnologice legate de undele electromagnetice de joasă frecvenţă (VLF, SLF, ULF şi ELF) În cadrul forţelor armate ale SUA a fost dezvoltat un sistem de transmitere a informaţiei către flota de submarine aflate în submersie (numit SEAFARER iar mai târziu PROJECT ELF) ce opera pe o frecvenţă de 76 Hz cu doua antene de emisie, una situată la Clam Lake, Wisconsin iar cea de a doua antenă, lângă localitatea Republic din statul Michigan. Din septembrie 2004, aceste proiecte au fost abandonate. Sistemul de transmitere a informaţiei către submarinele forţelor armate ale Rusiei (cunoscut sub denumirea ZEVS) operează pe o frecvenţă de 82 Hz şi are antena de emisie situată în peninsula Kola, lângă localitatea Murmansk, din nordul îndepartat al Rusiei. Forţele navale ale Regatului Unit al Marii Britanii şi a Irlandei de Nord (Royal Navy) au avut intenţia de a realiza un emiţător de unde ELF amplasat în pădurea Glengarry din Scoţia dar proiectul a fost abandonat. Comunicarea radio în banda ELF între bază şi submarinul aflat în submersie este simplex adica informaţia este transmisă de la bază către submarin, deoarece energia necesară şi dimensiunile antenelor de emisie fac imposibilă amplasarea unor emiţători ELF pe actualele submarine. Pentru a asigura feedback-ul acestei legături (de la submarin la bază), în cadrul U.S.Navy se utilizează un sistem de comunicaţii prin satelit (dupa ce submarinul a ieşit din submersie): Submarine Satellite Information Exchange Sub-System cunoscut sub acronimul "SSIXS". În ceea ce priveşte comunicaţiile de urgenţă în situaţia unor accidente miniere, prin amplasarea unor antene tip "buclă" care sunt de fapt bobine a căror suprafaţă acoperă proiecţia la sol a galeriilor dintr-o mină, s-a ajuns la asigurarea comunicaţiei radio până la adâncimi de câteva sute de metri. A fost pusă în evidenţă o legatură indubitabilă între apariţia unor unde ELF cu câteva zeci de minute înaintea unor cutrmure de pământ majore. Astfel, atât cutremurul de la Loma Prieta din zona faliei San Andreas cât şi cutremurul recent din 6 aprilie 2009 din localitatea Aquila din Italia au fost asociate cu emisii evidente de unde electromagnetice ELF, precursoare producerii cutremurelor. Un grup interdisciplinar de specialişti în electronică şi geofizică au proiectat un sistem de monitorizare a faliei San Andreas printr-o reţea de senzori ce pot detecta şi înregistra undele electromagnetice asociate mişcărilor telurice frecvente în acea regiune. Aşa cum am amintit mai sus, proiectul "INSPIRE" desfăşurat sub coordonarea NASA are ca scop acumularea câtor mai multe informaţii legate de fenomenele atmosferice naturale ce generează unde ULF,SLF şi ELF şi se află în desfăşurare. Au fost puse în evidenţă în mod experimental frecvenţe ale fenomenelor de rezonanţă Schumann la valori de 7,83 Hz; 14,3 Hz; 20,8 Hz; 27,3 Hz şi 33,8 Hz. În cadrul programelor spaţiale ale ţărilor ce lanseză rachete purtatoare în spaţiul extraatmosferic există o preocupare continuă în punerea în evidenţă a fenomenelor meteorologice spaţiale (space weather) Obiedtive propuse: -punerea în evidenţă pe cale experimentală a unor unde VLF, ULF, SLF sau ELF, generate în mod natural de fenomenele meteorologice: -analiza posibilităţilor de comunicare sol-subsol prin utilizarea undelor electromagnetice ULF: -realizarea unui model experimental de recepţie şi analiză a undelor electromagnetice ELF. Articolul a fost scris la Cluj-Napoca pe 20 septembrie 2009, de domnul fiz.drd.ing. Paul Dolea şi-l gasiţi alături de alte articole interesante pe http://spacesignals.blogspot.com/