Enerjiden Kaynaklanan İyonosfer Değişimlerinin Gps İle Belirlenmesi

Abstract

Depremler ve uzay mekiği tırmanışları gibi değişik enerji kaynaklarının atmosferde sesaltı basınç dalgaları ürettiği bilinmektedir. Bu dalgalar iyonosfer yüksekliklerinde nötr partiküller ve elektronlar arasında bağlamaya neden olurlar. Bu bağlama da İyonosfer elektron yoğunluğunda dalgalanmayla sonuçlanır. Dünya yüzeyinde toplanan GPS sinyalleri tüm İyonosferden geçtiği ve bu İyonosferdeki Toplam Elektron İçeriğini (Total Electron Content: TEC) direkt olarak ölçmede kullanılabildikleri için GPS verisinin özel olarak işlenmesi bu tür enerji dalgalarını algılamada kullanılabilir. Bu çalışmada bir matematiksel algoritma gösterilmekte ve bir uzay mekiği tırmanışı tarafından yayılan enerjiyi algılamada kullanılmaktadır ve geçerliliği, uzay mekiği tırmanışının daha önce literatürde algılanmış sonuçlar ile son derece uyumlu çıkması ile doğrulanmıştır. Sonra bu TEC değişimlerinin bir Algılama Modeli geliştirilmiştir ama daha sonra bunun başka iki enerji kaynağı -bir deprem ve bir stratejik uzun menzili füze fırlatılması- tarafından açığa çıkan TEC in düzensiz değişimleri algılamada yetersiz kalabileceği ispatlanmaktadır. Farklı kaynaklarca yayılan değişik enerjilerin modellenmesi için her birine özel farklı Algılama Modeline ihtiyacı olduğu düşünülmektedir. Diğer taraftan matematik algoritmanın depremleri, uzay mekiği tırmanışlarını ve güçlü füze fırlatmalarını algılayabildiği ispatlanmıştır. Güçlü uzun menzilli balistik füzelerin fırlatılışının algılanması daha önce literatürde rastlanmayan yeni bir uygulamadır. Füze fırlatma alanının üç boyutlu konumunu kestirebilmek için yapılan bir takım deney ve analizlerin sonucunda elde edilen füze rampası, ilk tahmin edilen konumdan yaklaşık 200 km uzaklıktadır. Bütün güçlükleri hesaba katarak, bu sonucun iyi olduğu düşünülmektedir.

Various energy sources, such as earthquakes and space shuttle ascents are known to generate infrasonic pressure waves in the atmosphere. These waves cause coupling between neutral particles and electrons at Ionospheric altitudes. This coupling results in fluctuation in the Ionospheric electron density. Since GPS signals collected on the surface of Earth pass through the whole ionosphere and since they can be used to directly measure the Total Electron Content (TEC) in this ionosphere, special processing of the GPS data can be used to detect such energy waves. In this study, a mathematical algorithm is illustrated and used to detect energy released by a space shuttle ascent, and its correctness is verified by having the results fully consistent with those available in the literature. Then a Detection Model of this TEC perturbation is developed, but later on it proves to have the possibility of being ineffective in detecting perturbations excited by two other energy sources: an earthquake and a strategic long-range missile launch. It is thought that each different energy release needs a different Detection Model to represent it. On the other hand, the mathematical algorithm proves to be able to detect earthquakes, ascents of space shuttles, and launches of powerful missiles. The detection of launches of powerful missiles is a new application that has net been encountered in the literature. The tests and analyses varied out to pinpoint the 3D position of the launch pad of the missile resulted in a location almost 200 km away from the initial approximation. The result it though to be fine taking all the other obstacles into account.