quinta-feira, 27 de março de 2014

Debris and Ocean Surface Currents

 
Across an area about 2700 Km


Ocean Currents

There are two type of Ocean Currents:

• Surface Currents--Surface Circulation
These waters make up about 10% of all the water in the ocean.
These waters are the upper 400 meters of the ocean.

• Deep Water Currents--Thermohaline Circulation
These waters make up the other 90% of the ocean
These waters move around the ocean basins by density driven forces and gravity.
The density difference is a function of different temperatures and salinity
These deep waters sink into the deep ocean basins at high latitudes where the temperatures are cold enough to cause the density to increase.

 Ocean Currents are influenced by two types of forces

1. Primary Forces--start the water moving

The primary forces are:
1. Solar Heating
2. Winds
3. Gravity
4. Coriolis


Earth's gravity field - exaggerated


2. Secondary Forces--influence where the currents flow

1. Surface Circulation
Solar heating cause water to expand. Near the equator the water is about 8 centimeters high than in middle latitudes. This cause a very slight slope and water wants to flow down the slope.
Winds blowing on the surface of the ocean push the water. Friction is the coupling between the wind and the water's surface.
A wind blowing for 10 hours across the ocean will cause the surface waters to flow at about 2% of the wind speed.
Water will pile up in the direction the wind is blowing.
Gravity will tend to pull the water down the "hill" or pile of water against the pressure gradient.
But the Coriolis Force intervenes and cause the water to move to the right (in the northern hemisphere) around the mound of water.

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Indian Ocean
Remarkable features
Surface: 75 000 000 km2
Maximum depth: 4 000 m
Currents : Agulhas current (warm)
Seas : Oman, Bengali Gulf, Andaman Sea, Timor
Oscillation phenomena: Indian Ocean Dipole

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 North Indian Ocean circulation
 
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South Indian Ocean circulation
 
 
Reference
University of Southern California
Department of Earth Sciences
 
Columbia University, Vol. 23, n° 11, DEC 5, 1997
 
NASA - JPL’S OCEAN SCIENCE, VISIT THE EARTH/OCEAN MOTION


terça-feira, 25 de março de 2014

No Confirmed Wreckage - The PINGS Did Not Show the Jet's Location, Speed or Heading

 

THE DOPPLER EFFECT

                                                          By physicist Johann Christian Doppler, Austrian


Let’s suppose this hypothetic situation in which an aircraft is parked, and every time a device inside the plane emits its 1000 Hz “ping” signal to a stationary satellite on Earth’s orbit, a sound is simultaneously emitted at 1000 Hz too.
Vamos supor esta situação hipotética em que uma aeronave está estacionada, e cada vez que um dispositivo dentro do avião emite o sinal de "ping" de 1000Hz para um satélite estacionário na órbita da terra, um som simultaneamente é emitido a 1000 Hz também.
If you are also parked on the same APRON at the airport, you will hear that same frequency. However, if there is relative motion between you and the plane, either toward or away from each other, you will hear a different frequency.
 
Se você também está estacionado no mesmo estacionamento no aeroporto, você vai ouvir aquela mesma freqüência. No entanto, se houver movimento relativo entre você e o avião, ou aproximando ou afastando um do outro, você ouvirá uma freqüência diferente.
For example,
Por exemplo,
·         If you are driving toward the plane at 120 km/h, you will hear a higher frequency (1096 Hz, an increase of 96 Hz).
·         Se você estiver dirigindo em direção ao avião, a 120 km/h, você ouvirá uma freqüência mais elevada (1096 Hz, um aumento de 96 Hz)
·         If you are driving away from the plane at that same speed, you will hear a lower frequency (904 Hz, a decrease of 96 Hz).
·         Se você estiver dirigindo para longe do avião com a mesma velocidade, você ouvirá uma frequência menor (904 Hz, uma redução de 96 Hz).
These motion-related frequency changes are examples of the Doppler Effect.
Essas mudanças de freqüência relacionadas ao movimento são exemplos do efeito Doppler.

The Doppler Effect holds not only for sound waves but also for electromagnetic waves, including microwaves, radio waves, and visible light.
O efeito Doppler mantém-se não só para as ondas sonoras, mas também para ondas eletromagnéticas, incluindo microondas, ondas de rádio e luz visível.
Let’s we consider only sound waves, and we take as a reference frame the body of air through which these waves travel. This means that we shall measure the speeds of a source S of sound waves and a detector D of those waves relative to that body of air. (Unless otherwise stated, the body of air is stationary relative to the ground, so the speeds can also be measured relative to the ground.)
Vamos considerar somente as ondas sonoras, e tomemos como uma referência a estrutura do corpo de ar através do qual estas ondas viajam. Isto significa que nós devemos medir as velocidades de uma fonte S de ondas sonoras e de um detector D dessas ondas em relação àquele corpo de ar. (Salvo indicação em contrário, o corpo de ar é estacionário em relação ao solo, então as velocidades também podem ser medidas em relação ao solo).
We shall assume that S and D move either directly toward or directly away from each other, at speeds less than the speed of sound.
 
Nós devemos assumir que a S e o D movem-se, ou diretamente se aproximando ou diretamente se afastando um do outro, em velocidade menor do que a velocidade do som.
If either the detector or the source is moving, or both are moving, the emitted frequency f and the detected frequency f are related by
 
Se ou o detector ou a fonte estiver se movendo, ou ambos estiverem se movendo, a frequência emitida f e a frequência detectada f ' estão relacionadas por 



where v is the speed of sound through the air, vD is the detector’s speed relative to the air, and vS is the source’s speed relative to the air. The choice of plus or minus signs is set by this rule:
Onde v é a velocidade do som no ar, vD é a velocidade do detector em relação ao ar e vS é a velocidade da fonte em relação ao ar. A escolha de sinais mais ou menos é definida por esta regra:
When the motion of detector or source is toward the other, the sign on its speed must give an upward shift in frequency. When the motion of detector or source is away from the other, the sign on its speed must give a downward shift in frequency.
Quando o movimento do detector ou fonte é em direção um do  outro, o sinal na sua velocidade deve dar um deslocamento ascendente na freqüência. Quando o movimento do detector ou fonte está se afastando um do outro, o sinal na sua velocidade deve dar um deslocamento descendente na freqüência.

Source Moving, Detector Stationary
 
Fonte em movimento, Detector estacionário
Let detector D (INMARSAT Satellite) is stationary with respect to the body of air, and let source S (aircraft MH370) move toward D (at speed vS (Figure above). The motion of S changes the wavelength of the sound waves it emits and thus the frequency detected by D.
To see this change, let T (= 1/f) be the time between the emission of any pair of successive wavefronts W1 and W2. During T, wavefront W1 moves a distance vT and the source moves a distance vST. At the end of T, wavefront W2 is emitted. In the direction in which S moves, the distance between W1 and W2, which is the wavelength  of the waves moving in that direction, is. If D detects those waves, it detects frequency f’’ given by
Deixe detector D (satélite INMARSAT) ficar estacionário com respeito ao corpo de ar, e deixe a fonte S (aeronave MH370) mover-se em direção a D (em velocidade vS (figura acima). O movimento de S altera o comprimento de onda de ondas sonoras que ele emite e, portanto, a freqüência detectada por D. Para ver esta mudança, deixe T (= 1/f) ser o tempo entre a emissão de qualquer par de sucessivas linhas frontais de onda W1 e W2. Durante T, a frente de onda W1 move-se uma distância vT e a fonte se move uma distância vST. No final de T, a frente de onda W2 é emitida. Na direção em que se move S, a distância entre W1 e W2, qual é o comprimento de onda λ' das ondas se movendo nessa direção, é vT-vST. Se D deteta essas ondas, ele detecta a freqüência f ' dada por




Note that f must be greater than f  unless vS  = 0. In the direction opposite that taken by S, the wavelength 𝜆 of the waves is again the distance between successive waves but now that distance is vT  - vST. If D detects those waves, it detects frequency fgiven by
 

Observe que f ' deve ser maior que f a menos que vS = 0. Na direção oposta à tomada por S, o comprimento de onda 𝜆' das ondas é novamente a distância entre as ondas sucessivas, mas agora essa distância é vT - vST. Se D detecta essas ondas, ela detecta a freqüência f ' dada por
 
 



Now f must be less than f  unless vS  = 0.

Agora f ' deve ser menor do que f  a manos que vS = 0.

Summarizing source moving, detector stationary

Sumarizando fonte se movendo, detector estacionário


 


 
source moving, detector stationary
 
 
Below is a good example for an useful satellite plot for a tracking.

Below is a Doppler curve produced from the GFO pass around 1600 GMT on 2000 December 8. This is an early attempt at producing a curve - from before the days of plentiful availability of the hardware and software that allowed frequency data to be harvested and plotted directly. It was made by reading-off the frequency from a radio receiver at intervals and then entering the results into a spreadsheet in order to create the plot.
 
Abaixo é uma curva de Doppler produzida a partir da passagem do GFO por volta das 1600 GMT em 8 DEZ 2000. Esta é uma tentativa inicial em produzir uma curva - de antes dos dias de abundante disponibilidade do hardware e software que permitiram que os dados de freqüência fossem coletados e plotados diretamente. Foi feita pela leitura-fora da frequência de um receptor de rádio em intervalos e depois inserindo os resultados em uma planilha a fim de criar a ploragem.
 




In the space of seven minutes between 1558 and 1605, the received frequency dropped from 400.041 MHz to 400.024 MHz. The closest approach computes as 873 kilometres against an orbit height of 790 kilometers, so the pass was nearly overhead. Analysis of a prediction based on Mike McCants' element set produced 840 kilometres but given that the margin of error in the Doppler calculation is 50 kilometres, then they agree.
 
No espaço de sete minutos entre 1558 e 1605, a freqüência recebida caiu de 400,041 MHz a 400,024 MHz. A maior aproximação calcula como 873 quilômetros contra uma altura de órbita de 790 quilômetros, assim para a passagem foi quase acima da cabeça. Análise de uma previsão com base no conjunto de elemento de Mike McCants produziu 840 km, mas dado que a margem de erro no cálculo Doppler é de 50 km, depois eles concordam-se.




 




The Inmarsat satellite system is an example of using a geo orbit global system to provide global communication services to earth users. It currently is the only provider of global, integrated, personal communication services from geo orbit. Its complete earth coverage (except for the poles) is achieved through four geo satellites.

 

O sistema de satélites Inmarsat é um exemplo do uso de um sistema global de órbita geoestacionária para fornecer serviços de comunicação global para usuários da terra. É atualmente o único provedor de serviços de comunicação pessoal, global e integrado de órbita geo. Sua cobertura completa da Terra (exceto para os pólos) é conseguida através de quatro satélites geo.

Although a disadvantage of a geostationary satellite in a voice communication system is the roundtrip delay of approximately 250 milliseconds from ground to satellite to ground; the advantage is in management of the system as stationary satellites do not require the passing of information from satellite to satellite as do LEO systems.

Apesar de uma desvantagem de um satélite geoestacionário em um sistema de comunicação de voz ser o atraso de ida e volta de cerca de aproximadamente 250 milissegundos do solo ao satélite para a terra; a vantagem está  no gerenciamento do sistema, visto que satélites estacionários não exigem a passagem de informação de satélite para satélite como fazem os dos sistemas LEO.

The INMARSAT system is the first personal communication system designed; its technology predated development of LEO technology. It originally was authorized, in 1979, to provide maritime users at sea with positioning traffic monitoring service; it now additionally provides, depending on the type of terminal used, direct dial-up voice, facsimile, duplex data transfer, telex, electronic mail, high quality audio, compressed video and still video pictures, telephoto, slow-scan television, videoconferencing and telemedicine to any global user including services to aircraft (some of which are still in development) and positioning/tracking/monitoring services to terrestrial mobile systems.

O sistema INMARSAT é o primeiro sistema de comunicação pessoal projetado; sua tecnologia antecedeu o desenvolvimento da tecnologia LEO. Ele originalmente foi autorizado, em 1979, para fornecer a usuários marítimos no mar posicionamento de tráfego, monitoramento de serviço; ele agora fornece adicionalmente, dependendo do tipo de terminal usado, discagem direta de voz, transferência de dados duplex, fac-símile, telex, correio eletrônico, audio em alta qualidade, vídeo compactados e fotos congeladas de video , telefoto, televisão de escaneamento lento, videoconferência e telemedicina para qualquer usuário global, incluindo os serviços para aeronaves (alguns dos quais estão ainda em desenvolvimento) e serviços de posicionamento e rastreamento/monitoramento de sistemas móveis terrestres.

Its system is accessible from an assortment of devices including automatic receiving positioning mounted units for ships and trucks, portable 'flyaway' satellite parabolic antenna units with briefcase size terminals and the more recent digital laptop computer control units with built in satellite antenna.

 

Seu sistema é acessível a partir de uma variedade de dispositivos, incluindo unidades montadas de posicionamento de recebimento automático para navios e caminhões, unidades portáteis de antena parabólica de satélite '"flyaway"' [esvoaçante] com terminais do tamanho de uma maleta de documentos e as unidades de controle de computador portátil digital mais recentes com antena de satélite embutida.

Other similar geo systems for personal communications are in the planning stages from would-be competitors to Inmarsat; for example, Hughes is developing a broadband four geo satellite system with emphasis on high speed, high volume data transfer capability for personal and business applications - all plans for future systems include capability for Internet access. The beauty of a personal communication geostationary satellite system is that four satellites provide global coverage; except, of course, for the poles.

 

Outros sistemas geo similares para comunicações pessoais estão em estágios de planejamento nos pretensos concorrentes da Inmarsat; por exemplo, Hughes está desenvolvendo um sistema de satélite geo de banda larga 4 com ênfase em capacidade de transferência de grande volume de dados em alta velocidade, para uso pessoal e aplicações de negócios - todos os planos para sistemas futuros incluem a capacidade para acesso à Internet. A beleza de um sistema de satélite geoestacionário de comunicação pessoal é que quatro satélites fornecem cobertura global; exceto, claro, para os pólos.
 
 


Reference
Fundamentals of Physics, Halliday-Resnick-Walker, 9th Ed., page 463