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title = "Sferics"
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description = "Auf der Jagd nach der Stimme von Blitzen aus tausenden Kilometern Entfernung"
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date = 2024-06-20
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authors = ["Aron Petau"]
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[taxonomies]
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tags = [
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"antenna",
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"electronics",
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"geosensing",
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"lightning",
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"radio",
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"sferics",
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"vlf",
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"university of the arts berlin"
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]
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[extra]
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show_copyright = true
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show_shares = true
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## Was zum Teufel sind Sferics?
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> Ein atmosphärisches Funksignal oder Sferics (manchmal auch "Spherics"
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> geschrieben) ist ein breitbandiger elektromagnetischer Impuls, der durch
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> natürliche atmosphärische Blitzentladungen entsteht. Sferics können sich
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> von ihrer Blitzquelle ohne wesentliche Dämpfung im Wellenleiter zwischen
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> Erde und Ionosphäre ausbreiten und tausende Kilometer von ihrer Quelle
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> entfernt empfangen werden.
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*Quelle: [Wikipedia](https://en.wikipedia.org/wiki/Radio_atmospheric_signal)*
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## Warum einfangen?
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[Microsferics](https://microsferics.com) ist ein faszinierendes
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Referenzprojekt—ein Netzwerk von Sferics-Antennen zur Detektion von
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Blitzeinschlägen. Durch Triangulation (ähnlich wie bei GPS-Mathematik)
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können sie den mehr oder weniger genauen Ort jedes Einschlags bestimmen.
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Das ist nützlich für Wettervorhersagen und die Erkennung von Waldbränden,
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die oft durch Blitze verursacht werden.
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Wenn man Sferics-Frequenzen in Audio umwandelt, liegen sie im hörbaren
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Bereich, sodass man Blitzeinschläge tatsächlich *hören* kann. Der Klang ist
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normalerweise ein Knistern, manchmal aber überraschend melodisch—erinnert an
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einen Geigerzähler.
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### Die technische Herausforderung
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Sferics befinden sich im VLF-Bereich (Very Low Frequency), um die 10 kHz—
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ein Problem für die meisten Radios, die nicht für so niedrige Frequenzen
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ausgelegt sind. Deshalb haben wir unsere eigene Antenne gebaut.
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Bei 10 kHz haben wir es mit *wahnsinnig* großen Wellen zu tun: Eine einzelne
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Wellenlänge erstreckt sich über etwa 30 Kilometer. Diese Größenordnung
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erfordert eine beträchtliche Antenne. Eine besondere Eigenschaft solcher
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massiven Wellen ist ihre Tendenz, zwischen Ionosphäre und Erdoberfläche zu
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reflektieren—sie springen praktisch mehrmals um den Globus, bevor sie
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absorbiert werden. Das bedeutet, wir können Sferics aus der ganzen Welt
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empfangen, sogar australische Blitzeinschläge!
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Ohne richtige Triangulations-Mathematik können wir keine genauen Richtungen
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bestimmen, aber die "Tweeks", die wir aufgenommen haben, stammen
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typischerweise aus mindestens 2.000 km Entfernung.
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## Der Bau
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Wir konstruierten mehrere "Long-Loop"-Antennen—im Grunde eine Drahtspule
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mit einem Kondensator am Ende. Je nach Drahtlänge wird ein spezifischer
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Balun benötigt, um ein elektrisches Signal über ein XLR-Kabel auszugeben.
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Lose basierend auf Anleitungen von
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[Calvin R. Graf](https://archive.org/details/exploringlightra00graf), bauten
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wir eine 26 Meter lange Antenne, die mehrfach um einen Holzrahmen gewickelt
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wurde.
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## Das Ergebnis
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Wir haben mehrere Stunden Sferics-Aufnahmen gemacht, die wir derzeit auf
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weiteres Potenzial untersuchen.
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### Hör dem Blitz zu
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{{ youtube(id="2YYPg_K3dI4") }}
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Wie man hören kann, gibt es ein merkliches 60-Hz-Brummen in der Aufnahme.
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Das liegt wahrscheinlich an unzureichender Erdung oder unserer Nähe zur
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geschäftigen Stadt. Trotzdem ist es überraschend, dass wir so klare
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Ergebnisse so nah an Berlin erzielt haben. Mal sehen, was die Landschaft
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ergibt!
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{% gallery() %}
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[
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{
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"file": "./sferics1.jpg",
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"alt": "Nachts Sferics lauschen",
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"title": "Nächtliche Session zum Erfassen atmosphärischer Signale"
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},
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{
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"file": "./sferics2.jpg",
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"alt": "Der Drachenberg-Standort",
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"title": "Aufnahmeort am Drachenberg"
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},
|
|
{
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"file": "./sferics3.jpg",
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|
"alt": "Die Long-Loop-Antenne",
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|
"title": "Unser 26-Meter VLF-Antennenaufbau"
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}
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]
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{% end %}
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