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レーダーエンジェルは、レーダーの視野内に信号の波長とほぼ同じ長さの周期的な構造がある場合にレーダーディスプレイに表示される効果です。エンジェルは、ディスプレイ上で物理的に巨大な物体のように見え、多くの場合数マイルの幅があり、実際のターゲットを覆い隠す可能性があります。これらは1940年代に初めて注目され、1950年代にはかなりの研究対象となりました。基本的なメカニズムはブラッグの法則によるものです。[1] [2]
歴史と出典
初期のレーダーは地上からの強い反射を受けやすく、その平面位置表示ディスプレイには画面の一部を覆い隠す永久エコーが多数表示されることが多かった。これらのシステムにはエンジェルが現れたが、地上からの反射と区別が難しく、通常は気付かれない。英国でCOHOコンセプトが開発されたことでこれらの永久エコーがなくなり、エンジェルが初めて継続的にはっきりと見えるようになった。最も初期の例の1つは、1953年に最初のCOHOシステムの1つであるレーダー、対空No. 4 Mk. 7で確認された。これらの一部は鳥の群れであると特定され、ある鳥類学者が余剰のレーダー、対空No. 3 Mk. 7を購入して鳥の追跡を行った。[3]
初めて目撃されたとき、そのような天使の多くは気象の影響で発生しているという意見が広く一致していたが、この理論に基づいて天使の行動を説明できる者はいなかった。鳥がレーダー反射を起こすことは知られており、これは第二次世界大戦以前からチェーンホームシステムで非常に早くから観察されていた。レーダー研究開発施設による実験では、死んだ鳥のレーダー反射断面積は約0.01平方メートルで、1ポンド（0.45kg）の水が入った袋とほぼ同じであることが実証された。[3]これはレーダーの通常の検出限界よりもはるかに小さく、動きの特定の側面はこれらが鳥によって引き起こされたという結論と矛盾しているように思われた。[3]
一例として、グレート・バドウにある実験用COHO MEWレーダーは、一点からゆっくりと放射状に広がり風に漂うリング状のエンゼル現象を何度も観測したが、それは朝だけだった。彼らは、これは地元の工場が蒸気プラントを稼働させ、その結果生じた熱気によって上昇気流が発生しているためだと確信した。その場所に行ってみると、木々が生い茂る開けた公園を発見した。[4]
朝に調査したところ、ムクドリの大群が奇妙な波のようなパターンで木から飛び去っていくのが見つかり、謎が解けた。夜になると、鳥たちは林の中央の木に群がり、夜明けとともに一番外側の木に向かって木を飛び移り始める。すると、目に見えない合図に基づいて、林の外側にいる鳥たちが一斉に出発し、外側に向かって飛び立ち始める。1つの群れが出発するとすぐに、さらに多くの鳥たちが数分かけて個別に外側に向かって木を飛び移り、外側の木々を埋め尽くし、このプロセスを繰り返す。夜になると、鳥たちは小集団でやって来て、何もディスプレイをすることはなかった。[4]
1950 年代後半になって初めて、鳥が天使の主たる原因であるということが大きく受け入れられるようになりました。この結論は、1957 年に王立協会によって発表されました。
...これらは気象学的起源で、大気の不連続性によるエネルギーの反射または屈折によるものだと広く信じられてきましたが、これまでに提案された気象理論では、観測されたすべての特性を説明できませんでした。これらの特性は、エコーが渡り鳥から受信されているという仮定で十分に説明できることが示されています。[5]
パルスレーダーでは、すぐに解決策が見つかりました。これは英国ではスウェプトゲイン、米国では感度時間制御（STC）と呼ばれています。レーダー方程式によると、戻り信号のエネルギーは4乗で変化するため、近くの物体ははるかに強い戻り信号を持ち、遠くの物体を圧倒する可能性があります。STCの考え方は、おそらく50マイル（80 km）の長距離で最大ゲインに達する前に、近くのターゲットに対する受信機の感度を下げることです。ゲイン抑制の大きさを調整することで、航空機を視認しながら鳥からの戻り信号を排除することができます。[4]
影響
当時のすべてのレーダーにとって、エンジェルは問題だったが、春と秋には何百万羽もの大型鳥が基地のそばを渡り鳥で通り過ぎるため、カナダのミッドカナダラインはほとんど使用できなくなった。 [6]基地の暖かいディーゼル発電機の近くに鳥が止まることで、状況はさらに悪化した。[7]一般的なレーダーは短い信号パルスを発信し、そのパルスによって STC がトリガーされる。ミッドカナダラインは連続波レーダー(CW) であり、信号に固有のタイミングはなく、近くの物体の信号をミュートする方法もなかった。その影響は非常に強力だったため、当時建設中だったDEW ラインで使用されていた同様のAN/FPS-23レーダーの重要な機能として、時速 125 マイル (201 km/h) 未満の物体を表示から除去するドップラー フィルターが追加されていた。 [8]
鳥はこれらの効果の最も一般的な原因ですが、レーダーの視野内にある周期的な構造であれば、同様の効果を引き起こす可能性があります。これは、航空機や衛星の海洋走査レーダーで波のパターンがレーダーの波長の倍数と一致する場合に特に顕著です。[1]この効果は、沖合の海況を測定するレーダーや、大型スピーカーから発生する音波を使用して必要なパターンを作成する風速測定レーダーで利用されています。[9]
参考文献
引用
- ^ アブエサ。
- ^ 「ブラッグ散乱」.
- ^ abc Gough 1993、140ページ。
- ^ abc Gough 1993、141ページ。
- ^ ハーパー1958年、484ページ。
- ^ スコルニック 2007、45ページ。
- ^ スコルニック 2007、43ページ。
- ^ レイ1965年、24ページ。
- ^ ウルフ。
文献
- ウォルフ、クリスチャン。「ブラッグ散乱」。
- 「ブラッグ散乱」。
- ジャック・ゴフ（1993年）。『空を見る：1946年から1975年までのイギリス空軍によるイギリス防空のための地上レーダーの歴史』HMSO。ISBN 978-0-11-772723-6。
- Ray, Thomas (1965 年 6 月)。DEW ラインの歴史 1964 - 1964 (PDF) (技術レポート)。空軍歴史研究局。
- Harper, WG (1958年12 月 24 日)。「センチメートル レーダーによる鳥の渡りの検出 - レーダーの「 エンジェル」の原因」。Proceedings of the Royal Society of London。149 ( 937): 484–502。Bibcode :1958RSPSB.149..484H。doi : 10.1098 /rspb.1958.0088。PMID 13623800。S2CID 2943076 。
- Skolnik, Merrill (2007)。「Fluttar DEW-Line Gap-Filler」 。Willis , Nicholas、Griffiths, Hugh (編)。バイスタティックレーダーの進歩。SciTech Publishing。pp. 35–46。doi :10.1049/sbra001e_ch3。ISBN 9781613531297。