La stazione SID del Liceo Gramsci di Ivrea
Nel 2010, parlando con la prof. Rizzo, insegnante di Fisica nel Liceo Gramsci di Ivrea, ho scoperto l'esistenza di un radioricevitore sperimentale fra le dotazioni del Laboratorio. La prof. Rizzo mi ha chiarito che il dispositivo, definito SID, serviva a rilevare l'attività solare attraverso la ricezione di onde radio riflesse dalla ionosfera; dava quindi la possibilità di attuare un diverso modo di osservare il Sole, per mezzo della variazione del livello di eccitazione della ionosfera stessa, provocata dall'effetto energetico delle tempeste solari a raggi X. Incuriosito, ho approfondito l'indagine e, in un successivo sopraluogo con la professoressa, ho potuto osservare da vicino il ricevitore, i suoi dispositivi di alimentazione e uscita ma, soprattutto, la sua antenna a telaio, una forma oggi poco usuale. Per mie precedenti esperienze amatoriali in campo radio, ho subito collegato quel tipo di antenna con la ricezione di trasmissioni AM, cioè a modulazione di ampiezza, a bassa frequenza; ma la ricezione di segnali AM a bassa frequenza implicava l'esistenza di potenti stazioni trasmittenti, e in un dominio radio poco frequentato nell'attuale epoca dei GHz, e limitata quindi ad applicazioni specialistiche. La mia sensazione, a questo punto, era che questo dispositivo SID fosse parte di una interessante attività nel vasto campo della Radioastronomia, anche se operata attraverso una misura indiretta; un'attività strettamente legata all'attività solare e alla struttura e variazioni della ionosfera, in grado di determinare non solo la riflessione dei segnali radio, ma anche la loro intensità alla ricezione. A questo punto, dopo aver preso in considerazione il setup di Stanford (vedi "come funziona il sid"), e avere constatato che il radioricevitore SID nel Laboratorio di Fisica del Liceo Gramsci non era operativo, ho proposto alla prof. Rizzo che il GAE lo mettesse in funzione. Con la collaborazione di Lorenzo Rota, socio GAE e Webmaster, sono stati scaricati da Internet i manuali, gli schemi elettronici, e le procedure di software, e abbiamo iniziato l'attività di recupero. Abbiamo scoperto che la stazione trasmittente era sotto la sigla DHO038, localizzata nell'alta Germania a Rhauderfehn (tra Bremen e Groningen), latitudine N 53° 04' 44.04" e longitudine E 007° 36' 54.00", ed era operativa alla frequenza di 23,4 KHz, la stessa prevista per il ricevitore in esame. Con le informazioni geografiche esatte abbiamo allineato l'antenna alla trasmittente, fino ad ottenere un segnale audio corretto sul ricevitore, e abbiamo connesso al convertitore D/A un computer del GAE, ricondizionato da Lorenzo. Una prima configurazione del software ci ha permesso di regolare, con molta pazienza perchè sensibilissimo, il guadagno del ricevitore SID; in questo modo abbiamo ottenuto una acquisizione preliminare di dati, sotto forma di alcuni diagrammi giornalieri memorizzati con e senza flares, dei quali abbiamo verificato la congruità con i diagrammi-modello (vedi fig 8 e 9 del testo "come funziona il sid"). In seguito abbiamo completato la procedura configurando i dati identificativi Italy-20 S-408-FB-408, la latitudine (+45,461) e la longitudine (+7,8832) del sito, e inserendo il computer nella rete locale del Gramsci, per la trasmissione giornaliera dei dati rilevati. Dopo circa tre settimane di invio senza esito, abbiamo avuto la bella sorpresa di vedere il primo diagramma Gramsci-GAE memorizzato sul database di Stanford:era quello rilevato e trasmesso il 30-6-2011, visibile l' 1-7-2011 sul database, con attività solare di raggi X molto ridotta, non segnalata dal satellite GOES 15 nella classe C. La mancanza di flare è risultata utile per constatare che l'andamento del valore medio giornaliero del diagramma non era mutato rispetto alle prime verifiche, e che il dispositivo stava funzionando in modo corretto. Nella seguente Fig. 1 si può vedere il diagramma.
Fig.
1. Il primo diagramma acquisito da Stanford dalla stazione
Italy-20 S-0408-FB-0408
Lat. +45,461 Long. +7,8832, localizzata nel Laboratorio di Fisica del Liceo
Gramsci.
Il diagramma presenta in ascissa il tempo in ore UT, (Tempo Universale, il tempo
di Greenwich), dalla mezzanotte alla mezzanotte successiva, e in ordinata una
quantità solo indicativa. Le frecce nera (sito stazione trasmittente)
e blu (sito stazione ricevente) sul lato sinistro rappresentano il tempo del
sorgere, e quelle sul lato destro del tramontare del Sole sui due siti.Tra le
ore 7 e le 8 UT si verifica il fuori servizio giornaliero della stazione trasmittente
per manutenzione, identificabile dalla forte caduta del segnale ricevuto. Una
iniziale inesattezza di impostazione di Latitudine e Longitudine della stazione
ricevente, avvenuto durante la configurazione del software e in seguito corretta,
mostra le frecce molto separate in Fig. 1 e 2, mentre non avrebbero dovuto esserlo,
a causa della differenza non rilevante tra le coordinate geografiche delle due
stazioni. Notare ora la forte coincidenza delle due frecce, sui due lati del
diagramma, a partire dalla Fig. 3, dopo la correzione. La loro posizione nel
diagramma cambia, ovviamente, con il variare della stagione, e quindi dei tempi
del sorgere e tramontare del Sole. Nei diagrammi sono anche presenti indicazioni
in rosso: rappresentano la durata e i livelli di intensità dei flares
(classe + numero), rilevati dal satellite GOES 15; alcuni sono molto rilevanti.
Fig. 2. Sono presenti solo flares di classe C.
Fig. 3. Sono presenti flares di classe C, M, X, e alcuni disturbi.
Fig. 4. Sono presenti flares di classe C, M, X, questi ultimi due di valore più elevato.
Nelle
Fig. 3 e 4 sono presenti flares di classe M7,1; X1,4 e X1,9.
Nelle seguenti Fig. 5 e 6 viene evidenziato il variare verso il basso del valore
medio della curva giornaliera causato da variazioni momentanee o stagionali
della ionosfera.
Fig. 5. La curva giornaliera volge verso il basso. E' presente un disturbo nella zona di manutenzione.
Fig. 6. Qui si sovrappone un flare M1,1. E' ancora presente il disturbo.
Il segnale SID ha una sua forma d'onda caratteristica: ripido sul fronte di salita, lento su quello di discesa, e questo, in generale, lo può discriminare dai disturbi locali, ma non è sempre così. Alcuni disturbi possono avere caratteristiche simili a quelle del segnale SID e, in questo caso, solo la presenza del rilievo del satellite può garantirne la presenza. La buona risoluzione del diagramma risulta dalla campionatura del segnale ogni 5 s (17'280 misure/24h). Il setup SID che ha rilevato i precedenti diagrammi è stato realizzato presso il Laboratorio di Fisica del Liceo Gramsci, ed è visibile nelle seguenti figure 7, 8, 9 e 10.
Fig. 7. Complessivo: antenna, radio ricevitore, convertitore A/D e computer
Fig. 8. Particolari: antenna, radioricevitore, convertitore A/D
Fig. 9. Particolari: radioricevitore e convertitore A/D
Fig.
10. Particolari: il computer in funzione (log dei dati ogni 5 s - 17'280
misure/24h)
Il sistema è in rilievo continuo, e al 16-01-2012 ha totalizzato la raccolta di 127 log giornalieri, tutti acquisiti presso il database di Stanford, e così inseriti nel programma di ricerca internazionale.
Umberto Bazzani
Bibiliografia
. Documentazioni varie sul sito sid.stanford.edu
Le
fotografie del sito Gramsci (Fig.7, 8, 9, 10) sono state realizzate dallo scrivente.