Radio Meteor Zoo

Exemple de spectrogramme très chargé pendant les essaims de météores actives, et comment compter les échos de météores dans ce cas là

Comme expliqué dans le tutoriel, les échos de météores produits lors d'essaims de météores actives peuvent afficher des formes extrêmement complexes. Ce sont ceux-ci qui nous intéressent le plus car les algorithmes de détection automatique ne parviennent pas à les identifier correctement (jusqu'à présent).

Voici un exemple de spectrogramme extrêmement chargé enregistré lors du pic d'activité des Perséides le 12 août. Cela vous donne une idée de la manière de dessiner les rectangles autour de ces formes complexes. Parfois, ils se chevauchent. Peu importe si vos rectangles se chevauchent, mais essayez autant de l'éviter le plus possible.

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Un écho de météore peut être (est souvent) discontinu; jusqu'où faut-il aller (verticalement)?

Comme expliqué dans la dernière partie de la section Recherche, l'axe horizontal représente le temps et l'axe vertical, la fréquence. Ainsi, les structures verticales se produisent simultanément avec de très fortes probabilités d'être liées aux mêmes météores.
Alors, jusqu'où devez-vous aller ? Voici un exemple de la façon dont nous le faisons:

La probabilité que deux météores soient observés simultanément avec une même station est assez faible. Vous pouvez donc supposer qu'il s'agit du même météore. Deux exemples:

Que faire si j'ai raté une petite partie de l'écho de météore lorsque j'ai dessiné mon rectangle?

Dans ces images, la puissance du signal est liée à la couleur, le rouge indiquant une puissance très élevée et le bleu une puissance très faible (proche du bruit électromagnétique ambient capté par l'antenne), le bleu et le vert représentant des puissances intermédiaires. Mais l'échelle de ce code couleur n'est pas linéaire, les parties rouges contiennent l'essentiel de la puissance de l'écho de météore. Donc, si vous ratez une petite partie d'un écho de météore qui est légèrement déconnectée et proche du bruit de fond, ce n'est pas trop problèmatique. Nous vérifierons plus tard l'étendue verticale ou l'étendue de la fréquence de tous les candidats écho de météore fournis par ce projet.

A quel point deux signaux sont-ils suffisamment "déconnectés" pour les marquer séparément?

Il n'y a pas de réponse claire et non subjective à cette question. Si vous voyez deux échos "reliés" par au moins un pixel, considérez-les comme un unique météore et tracez un seul rectangle.

Cependant, si vous ne trouvez aucun lien entre eux, ils doivent être identifiés comme deux météores distincts, peu importe leur proximité.

Quelle est la fréquence/étendue verticale maximale d'un écho de météore?

La plupart des échos de météores apparaissent plutôt proches de la ligne centrale/fréquence de référence avec une étendue verticale plutét limitée. Cependant, dans certains cas, les échos de météores peuvent atteindre le bord de l'image, principalement celle du haut. Regardez cet exemple:

La ligne verticale au début du signal est ce qu'on appelle un écho de tête de météore. Normalement, les échos de météores sont dûs à la réflexion de l'onde émettrice sur la traînée ionisée qui se forme dans le sillage du météore. Ces échos sont appelés échos de piste et constituent l'essentiel des échos de météores détectés par le réseau BRAMS. Mais dans de rares cas, nous recevons également la réflexion de l'onde radio sur l'onde de choc ionisé devant le météoroïde se déplaçant dans l'atmoshpère. Celles-ci sont appelées échos de tête. Ils sont généralement suivis par un écho "sur-dense", souvent très lumineux. L'exemple ci-dessus est un exemple extrêmement lumineux.

Quand un écho de météore est-il trop faible pour ne pas dessiner un rectangle?

Ici encore, il n'y a pas de réponse claire en sans ambiguïté. L'oeil est extrêmement doué pour détecter les structures dans le bruit, tandis lorsque vous analysez les mêmes données avec un programme il ne détectera rien. La réponse est donc subjective.

Ici deux exemples de météores très faibles et complexes:

Ces échos sont longs et doivent donc absolument être considérés comme des échos de météores 'sur-denses'. Ils semblent faibles en raison du fait que la traînée ionisée est située loin du récepteur et que l'onde radio réfléchie doit parcourir une plus grande distance et s'atténue fortement. Ces exemples vous indiqueront comment les échos de météores faibles peuvent apparaître sur ces images.

Quelle est le taux de complexité que peut avoir la forme d'un écho de météore?

La plupart des échos de météores sont 'sous-denses' et apparaîtront uniquement sous forme de lignes verticales. Les échos de météores 'sur-denses' peuvent prendre de nombreuses formes complexes, y compris ce que nous appelons dans notre jargon "C meteor echo", "epsilon meteor echo" ou "multi-branches meteor echo". Ces noms sont liés aux formes de ces échos dans les spectrogrammes. Voici quelques exemples supplémentaires d'échos de météores complexes observés lors des Perséides en 2015.

Voici un très bel exemple de "epsilon echo" ou "multi-branches meteor echo".

Quelle est la physique responsable d'un écho epsilon?

Nous ne sommes honnêtement pas certains. Des simulations doivent être effectuées pour expliquer pourquoi, à un moment donné, plusieurs signaux sont reçus à des fréquences différentes. Une explication provisoire est que, pour ces échos de météores de longue durée et 'sur-denses', alors que les électrons se dispersent dans l'atmosphère neutre, la traînée peut être déformée ou "décomposée" en plusieurs morceaux par de forts vents de cisaillement à haute altitude. Cela entraînerait l'apparition de réflexions multiples de l'onde à différentes fréquences en raison des différences de vitesse par rapport à l'émetteur (effet Doppler). Mais encore une fois, cela devrait être simulé et reproduit avant que nous puissions conclure à ce sujet.

Ces échos de type epsilon ou multi-branches sont observés beaucoup plus souvent pendant les essaims de météores, ce qui explique également pourquoi nous avons besoin des yeux humains pour les reconnaître, car les algorithmes de détection automatique ne parviennent très souvent pas à détecter ces formes complexes.

Pourquoi le signal de l'émetteur n'est-il pas visible sur certaines images?

Le signal direct de l'émetteur n'est en réalité pas si direct. L'onde radio se propage pour la plus grande partie dans la troposphère (région de l'atmoshpère allant du sol jusqu'à des altitudes maximales de 15-20 km). Parfois, les conditions de propagation ne sont pas optimales et le signal peut être très faible ou absent. Un exemple est donné ci-dessous. Ce signal est appelé "direct" en comparaison avec le signal réfléchi par la traînée ionisée qui monte à des altitudes d'environ 100 km.

Quel est cet étrange signal à la dérive?

C'est probablement dû à un émetteur artificiel dont le signal dérive dans notre bande de fréquences. Ce n'est certainement pas un écho de météore. Ne sélectionnez pas ces signaux-là.

Mon image est pleine de signaux verticaux. Qu'est-ce que c'est?

Les observations radio peuvent être effectuées pendant la journée et lorsque le ciel est nuageux. C'est un gros avantage par rapport aux observations optiques. Cependant, il existe des cas où les observations radio sont fortement influencées par les conditions météorologique, notamment lorsque des orages se produisent à proximité de la station de réception. Leséclairs produisent de très fortes interférences qui apparaissent verticalement dans nos spectrogrammes. Plus l'éclair est proche, plus l'interférence est lumineuse. Lorsque l'orage est très actif, de nombreux éclairs distants peuvent perturber les données, ce qui entraîne des spectrogrammes très désordonnés. Voyez les exemples ci-dessous. Nous avons essayé de supprimer ces données inutiles de l'ensemble de données du Radio Meteor Zoo.

Le premier exemple montre 4 interférences très lumineuses dues à des éclairs probablement proches du récepteur. Le spectrogramme est cependant encore utile.

Le deuxième exemple montre beaucoup plus d'interférences verticales mais qui sont aussi plus faibles, donc probablement dues à des éclairs plus éloignés. Le spectrogramme devient plus difficile à utiliser mais la plupart des échos de météores peuvent encore être repérés.

Le troisième et dernier exemple montre le cas extrême d'un orage très actif, et les données deviennent inutiles pendant cette période.

Mon image contient plusieurs bandes verticales. Qu'est-ce que c'est?

L'image ci-dessous est un exemple d'une telle image. Ces bandes sont aussi des interférences. C'est le cas à chaque fois qu'un signal couvre toute la plage de fréquences. Le fait que ces groupes apparaissent régulièrement indique qu'il est très probablement artificiel. Par exemple, il pourrait s'agir d'un instrument émettant en large bande. Cela ne devrait pas être le cas, et le propriétaire de l'instrument ne s'en rend probablement même pas compte.

Comme ces interférences couvrent une partie non négligeable de l'image, il peut arriver que des échos de météores tombent dans ces bandes. Dans ce cas, vous devez sélectionner le météore et tracer le rectangle à travers la bande d'interférence. Deux exemples sont présentés ci-dessous: premièrement, un écho de météore court/'sous-dense'/vertical et deuxièmement, un écho complexe de type epsilon.

Il y a de nombreuses structures verticales très faibles près de la fréquence de l'émetteur. Que sont-elles?

Parfois, le signal reçu par l'une de nos stations sature le récepteur et des artefacts peuvent apparaêtre. Ils apparaissent principalement lorsque plusieurs échos d'avion très lumineux (apparaissant ainsi rouges dans les spectrogrammes) se superposent. Ce ne sont PAS des échos de météores, ne les sélectionnez donc pas. Dans l'exemple ci-dessous, vous pouvez repérer un tel artefact à gauche, près de la fréquence centrale, où deux échos d'avion très lumineux se chevauchent.