Konspirasjonskultur varierer med tid og sted, og hver gir sine sentrale tema. I den dominerende anglo-amerikanske kretsen norsk konspirasjonskultur låner fra er ionosfæreobservatoriet HAARP en gjenganger. Det er etterhvert knapt den katastrofe eller merkverdighet, fra jordskjelv til tankekontroll, hvor dette observatoriet ikke er blitt beskyldt for å ha en finger med i spillet. Ofte med noen nokså fantasifulle forklaringer fra misforstått fysikk. I denne artikkelen tar Alvin Brattli et blikk på noen av teoriene rundt HAARP som «jordskjelvmaskin» og viser hvorfor de er gale.
Av Alvin Brattli (publisert 04.06.2010)
Konspirasjonsmiljøer har framsatt mange påstander om det amerikanske ionosfæreobservatoriet HAARP. En gjenganger er at HAARP er et geofysisk våpen som kan framkalle jordskjelv, utløse vulkanutbrudd, endre vær, samt å bedrive tankekontroll. Denne artikkelen tar for seg et lite knippe påstander som dreier seg om HAARP som «jordskjelvmaskin», og forklarer hvorfor de ikke kan være sanne.
Det er hovedhensikten med artikkelen. Men først skal vi se litt kort på hva HAARP driver med i den litt mer jordnære virkeligheten.
Hva er HAARP – virkelig?
Akronymet HAARP står for High Frequency Active Auroral Research Program (HAARPs offisielle websider; Wikipedia). Dette er et forskningsprogram med formål å forske på ionosfæriske forhold som kan ha innvirkning på kommunikasjons- og navigasjonssystemer, både sivile og militære (som GPS (på norsk), Galileo og GLONASS). Programmet er finansiert og drives av amerikanske Air Force Research Laboratory (offisielle hjemmesider; Wikipedia) og Office of Naval Research (offisielle hjemmesider; Wikipedia).
HAARP-anlegget ligger i Alaska (62°23,5′ N, 145°8,8′ W; Google Maps). Stedet er valgt for at det skal ligge innenfor nordlyssonen, samt at det skal være langt unna nærmeste by for ikke å forstyrre andre med den kraftige radiosenderen, og for at annen menneskelig aktivitet ikke skal forstyrre de følsomme vitenskapelige instrumentene som er installert der.
I grove trekk gjør HAARP følgende: Den aktive delen er i hovedsak en stor HF radiosender med frekvensområde 2,8-10 MHz. (HAARP har også mange andre, passive vitenskapelige instrumenter.) Den sender ut radiobølger som varmer opp et begrenset område av ionosfæren med det formål å modifisere den for vitenskapelige studier. Virkningen av disse endringene kan så måles med HAARPs ionosfæreradar MUIR (Modular UHF Ionospheric Radar, frekvens 446 MHz, sendereffekt 512 kW), et separat instrument ved samme forskningsstasjon, samt andre vitenskapelige instrumenter ved HAARP.
Hvor sterk er påvirkningen fra HAARP-forsøk på ionosfæren? Ikke stor. Det sier kanskje ikke så mye om vi bare noterer at påvirkningen HAARP har på ionosfæren er mye mindre enn påvirkningen fra sola. Det blir kanskje tydeligere om vi legger til at innstrålt energi fra sola er ca 1600 W/m2, mens strålingen fra HAARP tilsvarer under 0,03 W/m2 i ionosfæren. I tillegg kan vi si at påvirkningen fra HAARP også er mye mindre enn den naturlige variasjonen i stråling fra sola, og at det berørte området går raskt, dvs i løpet av noen millisekunder, tilbake til normaltilstand når oppvarmingen opphører.
Dersom vi skal gå litt mer i detalj, så er det som skjer rent teknisk når HAARP sender sine radiobølger opp i ionosfæren at den setter opp et elektrisk felt som akselererer elektronene slik at de får høyere middelhastighet, og dermed per definisjon høyere temperatur. Selv om både HAARP og Heating er nokså kraftige radiosendere, er energitettheten oppe i ionosfæren nokså lav. Den er likevel tilstrekkelig til å endre plasmatemperaturen i et lokalt område så lenge senderen er påslått. På grunn av kollisjoner med andre partikler (ioner, nøytrale atomer og molekyler) går temperaturen bortimot umiddelbart tilbake til den «naturlige» temperaturen når senderen slås av. For å fange opp og studere prosessene som pågår under oppvarmingen, benyttes følsomme instrumenter. Ved å aktivt påvirke ionosfæren over HAARP-anlegget, kan forskerne under kontrollerte forhold studere de prosessene som pågår kontinuerlig på grunn av naturlig påvirkning fra sola. HAARP er en videreutvikling av Heating-anlegget på EISCAT (Google Maps), og disse fungerer på samme måte, men har noe forskjellig fysisk størrelse og ytelsesparametre.
Et eksempel på eksperimenter som forskerne gjør ved hjelp av HAARP og vitenskapelige instrumenter ved HAARP-anlegget (men som også kan gjøres ved hjelp av Heating-anlegget på EISCAT), er å studere kunstige nordlys, på fagspråk kalt radio-induserte optiske emisjoner (RIOE). For å gjøre dette varmer man opp elektronene i ionosfæren nok til at de begynner å kollidere kraftig nok med oksygenatomer/-molekyler (O og O2) og nitrogenmolekyler (N2) – samt ioner av disse (O+, O2+ og N2+) – til at disse blir eksitert (se også Wikipedia). Når disse molekylene faller tilbake til grunntilstanden sender de ut lys; hovedsaklig rødt og grønt lys, men også infrarødt og ultrafiolett.
Denne prosessen er nøyaktig den samme som når man har naturlig nordlys. Den eneste forskjellen er at elektronene i ionosfæren varmes opp (blir akselerert opp) av en radiobølge fra bakken istedenfor at de kommer i høy hastighet ned fra jordas magnetosfære i form av partikkelnedbør. Det kunstige nordlyset er normalt sett svært svakt. Det kan som regel bare oppdages ved hjelp av svært følsomme kameraer, men det kan i noen tilfeller sees med det blotte øyet. Den fysiske utstrekningen på slikt kunstig nordlys er ca 40 km i horisontal retning ved bruk av EISCATs Heating-anlegg, og omtrent sammenlignbart for HAARP. Ved slike studier av kunstig nordlys kan vi undersøke nordlysets egenskaper nærmere under relativt kontrollerte og forutsigbare forhold, noe som gjør at vi kan få en bedre forståelse av de grunnleggende prosessene som ligger bak naturlig nordlys.[1]
EISCAT (EISCATs offisielle websider, dessverre ikke så informative som de burde være; Wikipedia) er et svært fleksibelt og vitenskapelig nyttig redskap for de som jobber med ionosfære, magnetosfære og plasmafysikk. Formålet er å drive ren grunnforskning, for å lære mer om og bedre forstå prosesser som foregår i jordas ionosfære og magnetosfære. Fordelen med å bruke slike radaranlegg (gjerne i kombinasjon med Heating) er at vi da kan undersøke ionosfæren på måter vi ikke kan gjøre med f.eks. satellitter eller raketter. Satellitter passerer raskt over/gjennom de interessante områdene, og det kan ta timer mellom hver passering. Raketter passerer også raskt gjennom området, og kommer ikke tilbake. Med radarer, derimot, kan man «overvåke» ionosfæren over tid, og få svært god tidsoppløsning (men ikke så god romlig oppløsning, selv om teknologien og observasjonsteknikken stadig gir oss bedre og mer imponerende oppløsning). Satellitter og raketter har andre fordeler, ved at de kan gjøre in situ-målinger.
Hva er så verdien av denne typen forskning? På dette punktet kan det nok være vanskelig for de som ikke har greie på den slags fysikk å forstå nøyaktig hva forskerne gjør og hvorfor de gjør det. Mitt svar pleier å være at dette er grunnforskning – formålet er rett og slett å lære mer om jordas ionosfære og magnetosfære, jordas grensesnitt mot verdensrommet, om du vil. Vi kan ikke forstå vekselvirkningen mellom jorda og solstråling, solvind, kosmisk stråling osv. uten å forstå hvordan ionosfæren og magnetosfæren fungerer. I disse dager hvor satellittkommunikasjon og romferder er en selvfølge er summen av all kunnskap av denne typen verdifull.
For å ta et konkret eksempel på hvor detaljert kunnskap om ionosfæren kommer inn i bildet: GPS og satellittkommunikasjon. Kommunikasjonslinkene mellom bakken og disse satellittene foregår i frekvensbånd som er utsatt for påvirkning fra romvær, på den måten at (svært enkelt sagt) radiobølgene fra satellittene påvirkes alt etter typen romvær vi har. For eksempel kan et utbrudd på sola med påfølgende solvind føre til at kvaliteten på datalinkene blir merkbart dårligere, eller til og med brutt. For GPS’ del er det enda mer komplisert. For at GPS-systemer skal fungere er vi avhengige av at vi vet hvordan signalene fra GPS-satellittene utbrer seg gjennom ionosfæren. Forstyrrelser i ionosfæren kan faktisk endre hastigheten til disse radiobølgene såpass mye at det kan gi relativt store utslag i nøyaktigheten til disse systemene. Siden GPS er svært utbredt og er knyttet til en svært stor kommersiell virksomhet både innenfor transport, flytrafikk, skipsfart, landmåling, forskning, og mye annet, så er det svært viktig for oss å vite hvordan vi korrigerer for disse forstyrrelsene for å kunne lage enda mer presise GPS-systemer, samt å vite når GPS er mindre nøyaktig enn normalt, gitt kunnskap om ionosfærens tilstand.
Men så langt virkeligheten. Nå skal vi over til mer fantasifulle teorier og deres kollisjon med den: konspirasjonsteoriene om HAARP som jordskjelvmaskin.
Hva HAARP er ifølge konspirasjonsteoretikerne, og hvorfor de tar feil
Det finnes mange uriktige og spesielle påstander framsatt om HAARP «der ute». En gjenganger er at HAARP er et geofysisk våpen som er designet for å framkalle jordskjelv, utløse vulkanutbrudd, endre vær, værmønster og klima, samt tankekontroll. Jeg vil her ta for meg et knippe av påstander som har dukket opp i blant annet diskusjoner med konspirasjonsteoretikere på Skepsis forum, rent spesifikt påstander som dreier seg om HAARP som «jordskjelvmaskin», og jeg vil vise hvorfor de ikke engang kan være sanne.
Påstand 1: HAARP er et geofysisk våpen som med høy presisjon kan «skyte» en stråle med elektromagnetisk energi mot ethvert område på jorda ved å bruke månen som reflektor.
Påstanden blir underbygget med blant annet henvisning til en pressemelding fra Naval Research Laboratory (NRL), som forklarer at HAARP har sendt radiobølger mot månen, som så har blitt reflektert tilbake til jorda, og det reflekterte signalet har så blitt målt her.
Spørsmålet som følger naturlig er om det er mulig å gjøre det som konspirasjonsteoretikerne påstår, altså å «skyte» en stråle med elektromagnetiske bølger fra HAARP, bruke månen som reflektor, for så å treffe et lite område på jorda?
Det korte svaret er: Nei, dette er umulig fordi 1) elektromagnetiske bølger på slike frekvenser rett og slett ikke lar seg fokusere, og 2) selv om det skulle vært mulig har HAARP rett og slett ikke en stor nok antenne til å kunne fokusere den utsendte elektromagnetiske energien på et lite nok punkt.
Dette medfører at om HAARP sikter på månen vil det meste av energien bare gå rett forbi, bare litt av den (rundt 1%) vil treffe månen, og dette spres igjen i alle retninger, som et kuleskall. Dermed vil bare en bitteliten del av det reflekterte signalet sendes tilbake i retning jorda. Det er derfor fullstendig umulig å fokusere denne elektromagnetiske energien på noe som helst ved å la den reflekteres av månen.
Det finnes et langt svar også. Det lange svaret krever noe mer forklaring og litt matematikk. Vi lar det første punktet over ligge, og skal nå se på det andre punktet i noe mer detalj, og hvordan dette henger sammen med innholdet i pressemeldinga nevnt over.
HAARP opererer på frekvenser fra 2,8 til 10 MHz. Bølgelengda til disse radiobølgene er gitt ved λ=c/f, hvor c=3,0·108 m/s er lyshastigheta i vakuum og f er frekvensen. Frekvensområdet til HAARP tilsvarer derfor bølgelengder på henholdsvis λ=107 m ned til λ=30 m. I de videre utregningene vil vi for å gjøre det enklest mulig for konspirasjonsteoretikerne bruke den korteste bølgelengda, λ=30 m. Det tilsvarer den høyeste frekvensen, 10 MHz, som er den enkleste å fokusere. HAARPs antenneskog har en utstrekning på 1040 fot × 1280 fot (317 m × 390 m), men siden vi bare trenger et resultat i riktig størrelsesorden gjør vi ingen stor feil ved å tilnærme dette til 350 m × 350 m. Vi vil derfor la utstrekninga til antenneskogen være D=350 m i de videre beregningene. Vi er uansett bare ute etter å gjøre et estimat, og det vil bli åpenbart etterhvert hvorfor dette går greit.
Innen optikk er det et standardresultat at det ikke er mulig å oppnå fokusering bedre enn en vinkel θ gitt ved sin(θ)=1,22·λ/D (se også artikkelen om Airy-skiver på Wikipedia). Dette er en idealisering – i praksis vil vinkelen være større. Noe forenklet kan vi altså si at strålinga vil utbre seg i form av en kjegle med åpningsvinkel θ og som blir bredere og bredere jo lenger unna signalkilden radiobølgene kommer. Setter vi inn for λ og D gir dette oss at sin(θ)=0,10. For så små vinkler er sin(θ)=θ en god tilnærming, så vi har altså at θ=0,10 radianer = 5,7°. Åpningsvinkelen på kjegla som strålinga utbrer seg langs er altså på θ=5,7°.
Månen har en diameter rundt RM=3400 km og befinner seg på det nærmeste litt over 360 000 km unna. Den utspenner altså en vinkel som er ca 0,01 radianer (ca 0,5°), som igjen er 1/10 av fokuset som er mulig fra HAARP-antenna. Siden arealet er proporsjonalt med kvadratet av radien, følger det derfor at anslagsvis 1/100 av utstrålt energi fra HAARP treffer månen når de sikter og fokuserer så godt de kan.
Siden månen er en kule, spres ekkoet omtrent likt i alle retninger. I tillegg kommer effekten av at månens overflate ikke er helt jevn (og derfor vil spre ekkoet ytterligere), men den effekten ser vi bort fra her. HAARP sender ut omlag P=3,6 MW, og 1/100 av det er 36 kW, som altså er en øvre grense for den totale effekten av ekkoet fra månen. For nok en gang å gjøre det så lett som mulig for konspirasjonsteorien setter vi her månens absorbsjon av strålingen til null: den reflekterer alt som stråles inn på den.
Som sagt er månen på sitt nærmeste litt over L=360 000 km unna. Disse P=36 kW fordelt likt over et kuleskall på den størrelsen, med areal A=4πL2, skulle gi en effekttetthet på P/A=P/4πL2=22 nW/km2. Altså en innstrålt effekt på 22 nanowatt per kvadratkilometer. Og dette er vel og merke jevnt fordelt over hele jordas overflate som vender mot månen (siden jorda er kuleformet vil effekttettheten egentlig være størst langs ekvator og mindre nærmere polene, men dette trenger vi ikke ta hensyn til her). Med andre ord er det helt umulig å oppnå noen grad av fokusering av radiobølgene fra HAARP om de sendes via månen. Den returnerte effekten er bare målbar med ekstremt følsom elektronikk. Det er ikke helt uten grunn at det er nødvendig å bruke nokså sofistikerte antenner og radiomottakere for at det i det hele tatt skal være mulig å måle retursignalet.
La oss nå sette dette litt i perspektiv ved å regne ut hvor mye energi som vil treffe jorda, etter at strålinga har blitt reflektert av månen. Dette gir oss et lite inntrykk av hvor mye energi som går tapt. Med 22 nW/km2 innstrålt effekt vil det, om vi bruker en jordradius på RE=6360 km, bety at jordkloden totalt mottar en innstrålt effekt på 2,8 W (dette er omtrent effektforbruket til én god, gammeldags lommelyktpære).
En annen sammenligning kan være å se på strålingen fra en helt vanlig mobiltelefon. Dagens mobiltelefoner stråler ut en effekt på ca 1W (GSM-telefoner sender ut max. 1 W på 1800 MHz og max. 2 W på 900 MHz). Antar vi at denne stråler like mye i alle retninger er effekttettheten på ca 0,08 W/m2 på én meters avstand. Vi må faktisk flytte oss hele 1900 km vekk fra mobiltelefonen for at strålinga fra den skal bli like svak som HAARP-signalet som ble reflektert fra månen. Til sammenligning er avstanden fra Lindesnes til Nordkapp ca 1700 km i luftlinje.
Store antenner
Vi kan nå snu litt på det, og se hvor stor HAARP-antennene må være for at vi skal kunne få til å treffe et sted på jorda med presisjon, via månen. La oss anta at vi ønsker å fokusere energien fra et HAARP-lignende anlegg på et område som er like stort som Telemark fylke, som har et areal på AT=15 300 km2 (tilsvarer et kvadrat med sidekanter på DT≃124 km). La oss videre gjøre noen idealiseringer, nemlig som over at vi oppnår 100% refleksjon på månen (uten spredning), og at strålen treffer et område på månen lite nok til at det kan betraktes som flatt (dvs. at strålen ikke utvides pga månens krumning). Vi antar også at vi har samme sendereffekt som før, altså 3,6 MW.
Dette gir oss en total effekttetthet i målområdet på P/AT=3,6 MW/15300 km2 = 235 W/km2 ≃ 0,24 mW/m2, altså ca en kvart milliwatt per kvadratmeter. Vi må sende ut radiobølgene i en kjegle som har en vinkelåpning på θ=DT/(2·L)≃0,17 mrad, altså 0,0098°. Dette gir oss at D=1,22·λ/θ=213 km. Utstrekninga på denne hypotetiske antenna vil altså måtte være på ca 200 km for å kunne gjøre en slik fokusering mulig, som igjen vil si at en slik antenneskog må ha et areal som er rundt regnet tre ganger så stort som Telemark.
Øker vi kravene til at vi skal fokusere på et område som er 100 km2 (dvs. tilsvarende areal som et 10 km × 10 km stort kvadrat), får vi θ=0,014 mrad og D=2640 km, altså ca en tredjedel av jordas radius, og dette tilsvarer et areal på 6,7 millioner kvadratkilometer. Da kan vi få en innstrålt effekttetthet på 36 mW/m2 (milliwatt per m2). For annen sendereffekt er det bare å multiplisere opp disse effekttetthetene med ønsket faktor. Til sammenligning er det totale arealet av USA på 9,8 millioner km2. Et kvadrat med like stort areal som USA har sidekanter på ca 3100 km. For å kunne fokusere strålingen fra HAARP på et område som er 10 km × 10 km stort må altså en slik HAARP-antenne utspenne et areal på ca 70% av arealet til USA. Vi kan derfor konkludere med at det i praksis er fullstendig umulig å bygge et antennesystem som skal gjøre det som blir hevdet.
Så hva med pressemeldinga nevnt helt i starten, hvor det jo nettopp står at forskerne har latt radiobølger «sprette» tilbake fra månen, for så å treffe jorda igjen? I pressemeldinga fra HAARP står det blant annet at
The reflected signal, weakened because of the long distance to the moon and back, was detected by receiving antennas in New Mexico. […]
Detecting the very weak radio signals after their round trip to the moon and back was challenging and required careful modification of the LWA antennas to improve their performance at these frequencies
Det tilbakespredte signalet er altså så svakt at selv instrumenter som er spesiallaget for formålet har problemer med å oppdage det. Med andre ord snakker vi om meget svake signaler her, akkurat som forutsagt i utregningene over.
En morsom detalj i konspirasjonsteoretikernes versjon av det hele er når de tar utgangspunkt i at HAARP sender en stråle med radiobølger mot månen, som så reflekteres tilbake mot jorda. Når så denne strålen kommer tilbake til jorda skal den altså trenge mange kilometer ned i jordskorpa, dit jordskjelv starter, og så absorberes der for så å utløse jordskjelv. Dette er inkonsistent – hvorfor skal radiobølgene reflekteres av månen (som består av stein) og absorberes av jordskorpa (som også består av stein)? Denne detaljen alene er nok til å avvise hypotesen som lite gjennomtenkt.
Dette leder oss til spørsmålet om radiobølger på disse frekvensene er en effektiv måte å påvirke jordskorpa på?
Det enkle svaret er NEI. Radiobølger på høye frekvenser (som HF) blir rett og slett reflektert av jorda, akkurat som bølgene i eksperimentet vi diskuterer ble reflektert av månen. Det blir som om vi forsøkte å koke opp et spann med hvitmaling ved å lyse på det med en lommelykt. Radiobølgene trenger ikke mer enn noen få meter ned i bakken før de reflekteres, mens jordskjelv starter mange kilometer ned i jordskorpa. Ingen vesentlig del av effekten blir værende i bakken (dersom den gjorde det ville vi måtte ta hensyn til dette når vi setter opp radiosendere).
Påstand 2: HAARP sender ut, eller får ionosfæren til å sende ut, ELF-bølger som kan fokuseres og utløse jordskjelv.
Denne påstanden er, i likhet med forrige påstand, beheftet med en lang rekke problemer. La oss gå inn på noen av de mest åpenbare.
Først av alt må vi slå fast at for at HAARP i det hele tatt skal kunne ha noen som helst slags effekt på geologiske formasjoner, og dermed mulighet for å kunne utløse et jordskjelv, må påvirkningen fra HAARP være større enn bakgrunnsstøyen, for eksempel fra elektromagnetisk stråling fra kraftlinjer (med frekvens 50 eller 60 Hz, avhengig av hvor i verden vi befinner oss), samt fra alle andre mekaniske vibrasjoner som skyldes sprengninger, byggeaktivitet, seismiske undersøkelser, tungtrafikk, og liknende. I tillegg må denne påvirkningen også være større enn påvirkningen fra seismiske bølger fra små jordskjelv som skjer rundt omkring på kloden til nesten enhver tid.
Men la oss nå legge dette til side og se nærmere på hva som vil kreves av en ELF-sender for at den skal kunne fokusere den utstrålte energien i et lite punkt på jorda, uavhengig av om formålet skulle være å framkalle jordskjelv.
Vi kan bruke en enkel energibetraktning for å vise at det er fullstendig urealistisk å bruke elektromagnetiske bølger i ELF-området for å pumpe mye energi inn på et lite område. Anta at vi har ELF-stråling med bølgelengde 1000 km, hvilket tilsvarer en frekvens på 300 Hz. Det minste området det overhodet er mulig å fokusere denne strålingen på er et område med én bølgelengde i utstrekning. For vårt formål er det nøyaktig nok å runde av og si at dette er et kvadrat på 1×1 bølgelengde, altså et område på 1000 km × 1000 km = 1 000 000 km2. Dette vil si at vi kan avsette 1 W/km2 (eller 1 µW/m2) per MW som ELF-senderen sender ut, om vi forutsetter 100% effektivitet.
Det vil altså si at for hver watt vi ønsker avsatt per kvadratmeter i målområdet må senderen sende ut én million megawatt, altså én terawatt (TW). Til sammenligning er Norges årlige energiproduksjon fra vannkraft ca 120 TWh, som gir en gjennomsnittlig effekt på 14 GW = 0,014 TW.
Én watt per kvadratmeter er fremdeles veldig lite, så vi må altså ha en sender som sender ut mange terawatt. Dette er altså i et ekstremt og urealistisk ideellt tilfelle, og kommer i tillegg til problemet med hvordan vi skulle få til fokuseringen. Om det hadde vært mulig å fokusere ELF-bølger på denne måten, ville i realiteten bølgene ha vært spredt ut over et mye større område, energitettheten i målområdet ville vært tilsvarende mindre, og den nødvendige sendereffekten tilsvarende større.
Det var i enkle trekk problemet med energi. Vi ser nå på problemet med å fokusere ELF-stråling ned på små områder, fra avstander i skala med jordas nærmeste omgivelser, og med en realiserbar antennestørrelse.
Vi antar som før en ELF-bølge på 300 Hz, som har en bølgelengde på 1000 km, og vi ønsker å fokusere dette på et minst mulig målområde, som kan ha absolutt minste utstrekning én bølgelengde, altså 1000 km. For at en antenne i det hele tatt skal kunne fokusere stråling er dimensjonen D på antenna (eller noen annen form for struktur som skal virke som en «linse») nødt til å være mye større enn bølgelengda λ i utstrekning, dvs. D≫λ. Om dette ikke er tilfelle er ingen fokusering mulig.
Bare her har vi et stort problem, nemlig at en slik antenne (eller linse eller annen fysisk struktur som skal hjelpe til med å forme strålingsmønsteret) må være minst D=10·λ=10 000 km stor. Til sammenligning er jordklodens diameter DE=2RE=12 720 km.
Siden vi nå ser på såpass lange bølgelengder er vi nødt til å se nærmere på hvor overgangen fra nærfeltet til fjernfeltet er. Vi lar nå R være avstanden fra antenna. Parameteren F=2D2/Rλ bestemmer om vi er i nær- eller fjernfeltet; om F<1 er vi i fjernfeltet, og om F>1 er vi i nærfeltet. Det vil si at vi har overgangen fra nær- til fjernfelt når F=1, altså R= 2D2/λ=200·λ=200 000 km. Vi må altså helt klart befinne oss i nærfeltet; antenna måtte i motsatt fall måtte befinne seg mer enn 200 000 km unna. Til sammenligning er avstanden til månen 360 000 km.
Siden vi er i nærfeltet kan vi ikke bruke klassisk optikk til denne typen fokusering, så for at dette skal være mulig er vi nødt til å ta i bruk eksotiske metamaterialer. Men selv ikke dette vil hjelpe oss, siden slike «superlinser» fremdeles må bygges og er nødt til å ha fysiske dimensjoner sammenlignbare med jordas diameter.
Den tidligere energibetraktninga fortalte at vi må putte inn mange terawatt med effekt for å kunne få noe mer enn 1 W/m2 energifluks i målområdet. Her får vi enda et urealistisk resultat, og nok en gang understreker dette at slik fokusering er umulig. For å illustrere hvor mye effekt som er nødvendig for en slik radiosender, så kan vi sammenligne med noen kjente kraftverk. For å levere 1 TW må vi ha ca 6700 Altakraftverk. USAs største kjernekraftverk, Palo Verde kjernekraftverk, har en maksimalkapasitet på 3,8 TW. Dette tilsier at et hypotetisk HAARP-anlegg som skal kunne utløse et jordskjelv – og det er uten at vi har sett på hvor mye mer kraft som eventuelt skulle til for å utløse jordskjelv – vil ha behov for et stort, dedikert kraftverk med større kapasitet enn det største kjernekraftverket i USA. Med andre ord: fullstendig urealistisk.
La oss nå se på hva HAARP selv sier om dette (sitat fra http://www.haarp.alaska.edu/haarp/faq.html):
Can HAARP be used to generate ELF?
Yes. However, the HAARP facility does not directly transmit signals in the ELF frequency range. Instead, ELF signals are generated in the ionosphere at an altitude of around 100 km. Frequencies ranging from below one Hz to about 20 kHz can be generated through this ionospheric interaction process.
Dette stemmer altså helt overens med vår tidligere teoretiske betraktning om at HAARP både har for liten antenne og ikke har et stort nok kraftverk til å drive en radiosender som skal sende ut ELF-stråling med en effekt som i det hele tatt skal ha noen muligheter til å kunne påvirke geologiske formasjoner. Det HAARP gjør istedenfor er å påvirke ionosfæren nok til å kunne brukes som antenne. Vi støter likevel bort i samme problemstilling som over, nemlig størrelse på antenna og hvor vi skal hente all den nødvendige energien fra. Husk nemlig på at oppe i ionosfæren er energitettheten fra HAARP svært mye mindre enn den naturlige innstrålinga fra sola, og også mye mindre enn den naturlige variasjonen i solstrålinga.
How strong are the ELF signals generated using HAARP?
Under optimum conditions, signals generated using ionospheric interaction techniques may be measured in the tens of pT range and tend to be strongest at frequencies around 2 kHz.Is there any safety concern with the ELF signals generated using HAARP?
No. These signals are more than eleven million times weaker (smaller) than the Earth’s background field and about one million times weaker (smaller) than the level where researchers have reported biological effects in the literature. Signals generated through ionospheric interaction are so weak, in fact, that sophisticated instruments must be used to observe them. Nevertheless, they are still valuable for scientific purposes and for communication applications.
Her vises det til hvor små effektene fra HAARP er. Måleenheten pT betyr picotesla, og er en bitteliten brøkdel av en tesla (nærmere bestemt er 1 pT = 10-12 T = 0,000 000 000 001 T). Tesla er en måleenhet for styrken på magnetiske felt. Jordas magnetfelt på bakkenivå er på 60 000 nT ved polene og 30 000 nT ved ekvator (1 nT = nanotesla = 1000 pT). Forstyrrelsene HAARP er i stand til å lage er altså på noen få ganger 10 pT, og er altså rundt regnet én million ganger svakere enn (én titusendels prosent av) jordas eget naturlige magnetfelt. Til sammenligning er de naturlige forandringene i jordas magnetfelt mye sterkere, nemlig rundt 2-3% av totalfeltet under de sterkeste solstormene. De naturlige variasjonene i jordas magnetfelt er altså rundt regnet ti tusen ganger sterkere enn det som er mulig å få til med HAARP.
De endringene i magnetfeltet HAARP klarer å lage er altså svært mye mindre enn de naturlige endringene som skjer i jordas magnetfelt på grunn av solas aktivitet. Om det hadde vært mulig å utløse jordskjelv med slike svake endringer i jordas magnetfelt som HAARP klarer å lage, så skulle solas aktivitet gi et svært mye større utslag på jordskjelvstatistikken. Siden solaktiviteten varierer over en periode på ca 11 år (solflekksyklusen), skulle vi da også se en 11-års syklus i jordskjelvaktiviteten. Dette gjør vi ikke. Dermed kan vi konkludere med at siden endringene i ionosfæren som skyldes sola ikke påvirker jordskjelv, så kan dermed heller ikke HAARP gjøre det (siden dens påvirkning er svært mye mindre enn solas og siden det er umulig å fokusere ELF-stråling på selv et relativt stort område).
Case closed.
Påstand 3: Elektromagnetisk ELF-stråling fra HAARP forårsaker resonansbevegelser i jordskorpa.
Denne påstanden tar utgangspunkt i at konspirasjonsteoretikerne mener at HAARP sender ut elektromagnetisk energi fra den laveste delen av det elektromagnetiske spektret, nemlig ELF/SLF/ULF-området (3-30 Hz/30-300 Hz/300-3000 Hz). Denne EM-strålingen skal så trenge ned i bakken og vekselvirke med de geologiske formasjonene i det utvalgte området ved for eksempel elektrostriksjon (Store norske leksikon; engelsk Wikipedia), som er det motsatte av piezoelektrisk effekt (Store norske leksikon; engelsk Wikipedia). Dette skal så forårsake vibrasjoner i berggrunnen, og treffer vi riktig frekvens oppnår vi så resonans, svingningene vokser inntil spenningene i berggrunnen blir utløst, og dermed får vi et jordskjelv.
Som det allerede har blitt forklart i tilsvaret til påstand 2 er det ikke mulig å fokusere elektromagnetisk stråling i ELF-området på et lite nok område til å få en høy nok energitetthet til at det skal være plausibelt at dette skal kunne ha noen effekt på geologiske formasjoner. I tillegg kommer det faktum at for de fleste materialer krever elektrostriksjon at vi har en svært høy elektrisk feltstyrke (som vi nettopp ikke får med lange bølgelengder, fordi det er helt umulig å fokusere disse på et lite område med høy energitetthet), samt at utslagene vil være svært små og ha svært lav effektivitet. Hver av disse vil i seg selv sette en stopper for at ELF-bølger skal kunne være ansvarlige for en slik effekt. Vi skal her se nærmere på hva som vil kreves av elektriske felt for å oppnå elektrostriksjon, samt å se på hvilke elektriske feltstyrker som er teoretisk mulig å oppnå dersom vi for diskusjonens skyld skulle godta konspirasjonsteoretikernes versjon av hva HAARP kan gjøre.
Kort forklart er den piezoelektriske effekt en egenskap enkelte krystaller har når de blir utsatt for mekanisk deformasjon. Når slike krystaller blir deformert blir krystallet elektrisk polarisert, og ytterendene av krystallet blir elektrisk ladet. Piezoelektriske elementer benyttes mye i blant annet elektroniske vekter (hvor elementet blir deformert proposjonalt med vekta, og så måler elektronikken spenninga over krystallet for å regne ut hvor stor belastninga/vekta er), og i gasstennere (for eksempel i gasslightere og gassbluss i stormkjøkken, o.l.). Elektrostriksjon er altså den motsatte effekten, hvor enkelte typer krystaller blir mekanisk deformert dersom vi setter en elektrisk spenning over det. Denne effekten benyttes mye i såkalte piezoelektriske aktuatorer, hvor vi ønsker svært små utslag, men med høy presisjon.
Encyclopædia Britannica (Academic Edition, krever abonnement) sier bl.a. følgende om piezoelektrisitet og elektrostriksjon:
In practice, the converse piezoelectric effect, which occurs when an external electric field changes the dimensions of a crystal, is small because the electric fields that can be generated in a laboratory are minuscule compared to those existing naturally in matter. A static electric field of 106 volts per metre produces a change of only about 0.001 millimetre in the length of a one-centimetre quartz crystal.
Med andre ord: har vi et kvartskrystall som er én meter langt vil vi kunne få et utslag på 0,1 millimeter om vi setter en elektrisk spenning på én million volt over det. Dette gir oss en viss følelse av hva som skal til for å få selv et lite utslag under ideelle forhold. Riktignok har vi også (fremdeles ifølge Encyclopædia Britannica) at
The effect can be enhanced by the application of an alternating electric field of the same frequency as the natural mechanical vibration frequency of the crystal. Many of the crystals have a quality factor Q of several hundred, and, in the case of quartz, the value can be 106. The result is a piezoelectric coefficient a factor Q higher than for a static electric field.
Dette vil imidlertid ikke gjelde for oss i dette tilfellet, fordi vi ikke har tilstrekkelig nøyaktig forhåndskunnskap om hverken nøyaktig hva slags type materialer som kan befinne seg nede i berggrunnen, hvilken renhetsgrad disse har, og derfor heller ikke noe om hvilken naturlig vibrasjonsfrekvens disse vil ha eller hvor mye denne vil variere.
Vi har nå sett på hva som kreves for å kunne få elektrostriksjon, så neste punkt blir å se på om vi vil kunne få slike forhold ved hjelp av HAARP og ELF-bølger. Da må vi beregne hvor store elektriske felt det er mulig å få i et gitt punkt, gitt at vi vet hvor mye energi i form av radiobølger som strømmer gjennom hver flateenhet. Vi tar utgangspunkt i poyntingvektoren, en størrelse innen elektromagnetismen som forteller oss hvor mye elektromagnetisk energi som strømmer gjennom en flateenhet per tidsenhet (= energifluks), og i hvilken retning energien strømmer. Poyntingvektoren gir oss et øyeblikksbilde av hvor mye energifluks vi har ved et gitt tidspunkt, og den vil variere med utslaget på de elektromagnetiske bølgene. Det vi er ute etter er derfor et gjennomsnitt av absoluttverdien av poyntingvektoren over én periode av bølgene.
Vi midler altså nå poyntingvektoren over én periode, og får uttrykket I = (1/2)ε0cn|E|2, hvor I er energifluks, målt i W/m2, ε0 = 8,85·10−12 As/Vm er den dielektriske konstant, c = 3,0·108 m/s er lyshastigheta i vakuum, n er brytningsindeksen til mediet (se også norsk Wikipedia, engelsk Wikipedia), E er amplituden til det elektriske feltet, målt i V/m, og |E| er absoluttverdien til dette. Snur vi på dette, får vi at |E| = √(2I/ε0cn) ≃ 27,4·√(I/n). Jeg har ingen tabeller over brytningsindeksen n for «typiske bergarter», men om vi tar utgangspunkt i brytningsindeksen til kvarts (n=1,458) vil vi ikke gjøre noen stor feil om vi lar n=1,5. Til sammenligning er n=1 for vakuum. Konklusjonen vil som vi skal se være gyldig selv om vi bommer med så mye som en faktor 10 på verdien til n. For n=1,5 kan vi nå lage oss en liten oversikt over hvilken elektrisk feltstyrke vi får for forskjellige elektromagnetiske energiflukser:
I=1 µW/m2 → |E| ~ 22 mV/m
I=1 mW/m2 → |E| ~ 0,71 V/m
I=1 W/m2 → |E| ~ 22 V/m
I=10 W/m2 → |E| ~ 71 V/m
I=100 W/m2 → |E| ~ 220 V/m
Vi ser altså at vi må opp i en strålingsfluks på svimlende 100 W/m2 (som er rundt regnet 6% av effekttettheten i strålinga fra sola) for å få en elektrisk feltstyrke som monner (og da er det «bare» sammenlignbart med spenninga vi har i stikkontakten hjemme, om vi fordeler den over én meter). Og selv da er vi flere størrelsesordener unna det elektriske feltet som er nødvendig for å få elektrostriksjon av noen størrelse.
Selv om vi skulle ha bommet på verdien til brytningsindeksen n med en faktor 10 vil dette ikke ha gjort noe særlig stor forskjell, fordi styrken til det elektriske feltet varierer som 1/√n, og dette kan på langt nær gjøre opp for manglende energifluks. For ELF-bølger som sendes ned i jordskorpa ser vi derfor at det er svært tvilsomt om dette vil gi noen effekt på geologiske formasjoner i det hele tatt; feltstyrken er rett og slett alt for liten. Det beste vi kan håpe på er termisk oppvarming på grunn av den elektriske strømmen dette genererer. Husk også at for ELF vil I=1 W/m2 kreve en radiosender som kan sende ut effekt i størrelsesorden terawatt. For I=100 W/m2 må vi altså ha en sendereffekt på ~100 TW. Ikke gjennomførbart, med andre ord. Altså er dette enda en spiker i kista for ELF-stråling som kilde til jordskjelv.
Merk at disse estimatene for sendereffekt gjelder for en frekvens på 300 Hz. For lavere frekvenser vil vi være nødt til å ha et enda større kraftverk som strømkilde, mens for høyere frekvenser vil vi kunne klare oss med et noe mindre kraftverk, men fremdeles vil vi være nødt til å pøse på med urealistisk store effekter.
Vi har tidligere vist at det ikke er mulig å fokusere elektromagnetiske bølger i ELF-området på et lite område. La oss allikevel for argumentasjonen sin del anta at det faktisk er mulig å fokusere en 300 Hz ELF-bølge i et område på 1×1 bølgelengde, altså 1000 km × 1000 km (som er det absolutt minste området dette rent teoretisk lar seg gjøre på; i praksis vil det bli mye større) med en innstrålt energifluks i målområdet på 100 W/m2. Med en slik energifluks må vi ha en total sendereffekt på 100 TW (i seg selv en umulighet; hvilket kjernekraftverk klarer å levere så mye strøm?) Episenteret for et jordskjelv er ikke på overflaten, men mange kilometer ned i bakken. La oss derfor anta at denne ELF-bølgen trenger 10 km ned i bakken, og samtidig avsetter energien likt nedover, hvilket vil si at vi får lik avsatt energitetthet hele veien ned. Dette medfører at vi da får avsatt 10 mW/m3, altså 10 milliwatt per kubikkmeter jordskorpe. Til sammenligning tilsvarer en god, gammeldags lommelyktpære en effekt på 2,5 W.
Eller sagt på en annen måte: Om vi sprer energien fra én lommelyktpære ut over 250 m3 (en kube med sidekanter på 6,3 m) får vi samme energitetthet som denne «jordskjelvmaskinen» skal levere. Om vi istedet avsetter effekten over bare én kilometer ned i bakken blir energitettheten ti ganger så stor, altså 100 mW/m3, hvilket tilsvarer effekten fra en lommelyktpære fordelt over 25 m3 (eller en kube med sidekanter på 2,9 m).
Disse betraktningene viser at selv med en mye kraftigere ELF-sender enn det er mulig å konstruere så er det umulig å avsette nok elektromagnetisk energi eller å sette opp et kraftig nok elektrisk felt i målområdet til at det på noen måter skal være plausibelt at dette skal kunne utløse et jordskjelv eller et vulkanutbrudd.
I tillegg kommer selvfølgelig det faktum at HAARP faktisk ikke sender ut ELF-stråling, og selv om den gjorde det kan denne strålinga slett ikke bli fokusert på avstander og med antennestørrelser som er praktisk gjennomførbart her på jorda. Som vi viste for forrige påstand er HAARP-antenna rett og slett for liten, og energiforsyningskravene vil være fullstendig håpløse og hinsides enhver praktisk realisering.
Påstand 4: EISCAT er HAARP på norsk jord, og benyttes til militære formål.
HAARP, EISCAT og Heatings fysiske forutsetninger for å kunne fungere som en «jordskjelvmaskin» er behørig dekket gjennom punktene 1-3, og ingen av argumentene der endrer seg ved at anlegget plasseres på norsk jord.
Det er for øvrig umulig å gjøre eksperimenter ved hjelp av EISCAT (eller HAARP) i hemmelighet uten at noen legger merke til det, på samme måte som det er umulig å ringe med kirkeklokker midt inne i en by uten at noen legger merke til det. Alt vi trenger er enkelt amatørradioutstyr for å kunne «høre» hva som blir gjort, hvilke frekvenser det sendes på, og andre detaljer om signalene som sendes ut. Uten å ha tilgang til all informasjon som forskerne som utfører eksperimentene har kan vi selvfølgelig ikke høre hvorfor EISCAT gjør et bestemt eksperiment, men vi kan høre at det gjøres og hva som gjøres.
Vi har i tillegg rent politiske forhold som tilsier at EISCAT ikke er et militært anlegg. Tatt i betraktning at i tillegg til Nato-landene Norge, Storbritannia og Tyskland (pluss det nokså USA-vennlige landet Japan) inkluderer medlemslandene i EISCAT-samarbeidet de nøytrale landene Sverige og Finland, samt det ikke akkurat Nato-vennlige landet Kina, så burde det si seg selv at EISCAT ikke benytter noen former for hemmelig eller militær teknologi, eller blir brukt til militære formål. Om EISCAT skulle benytte noen former for hemmelig amerikansk militær teknologi, hvorfor skulle da USA tillate at for eksempel kinesiske forskere får fullt innsyn i denne? Og hvorfor skulle Kina tillate at USA (eller andre Nato-land) benytter EISCAT til militære formål, eller omvendt? Slike spekulasjoner rundt EISCAT henger overhodet ikke på greip, og blir bare absurde. Vi kan derfor trygt konkludere med at EISCAT ikke brukes til noen militære formål.
Påstand 5: HAARP benytter hemmelig/militær/utenomjordisk teknologi, og kan derfor fungere som en «dommedagsmaskin».
Selv topphemmelig militær og eventuell utenomjordisk teknologi er nødt til å følge grunnleggende prinsipper innen fysikk. For påstandene 1-3 over er det, ved hjelp av svært grunnleggende betraktninger som energibevaring og meget grunnleggende resultater fra optikk, vist at de ikke under noen omstendigheter kan stemme. Siden selv ikke topphemmelig militær teknologi kan bryte mot disse prinsippene blir påstanden for disse tilfellene en såkalt red herring (definisjon fra Webster; Wikipedia), en påstand som prøver å trekke oppmerksomheten vekk fra tema, i dette tilfellet det faktum at grunnleggende fysikk setter en stopper for påstandene.
Konklusjon
Selv om vi tyr til mange slags idealiseringer til HAARP-konspirasjonsteoriens fordel, så ender vi opp med fullstendig urealistiske og umulige konklusjoner, og dette forteller oss at ELF-bølger ikke kan brukes til å utløse jordskjelv (eller vulkanutbrudd), fordi det ikke er mulig å bygge store nok antenner langt nok unna målområdet, og det er heller ikke mulig å fokusere denne energien i selv et ganske stort område. Videre må vi ha et eget kraftverk som kan levere mange terawatt (et gedigent kjernekraftverk, kanskje?) for å drive denne senderen. Heller ikke vil vi kunne bruke den elektromagnetiske strålingen HAARP egentlig sender ut til dette formålet. Også i dette tilfellet er både sendereffekten og den fysiske størrelsen til antenneskogen altfor liten.
Takk til følgende
Jeg har i denne artikkelen tatt meg friheten til å benytte bidrag fra Harald Hanche-Olsen (Institutt for matematiske fag, NTNU) og «DagT» på Skepsis-forumet. Ideer, formuleringer, argumenter og beregninger de har framlagt har blitt brukt her med større eller mindre omformuleringer og modifikasjoner. Jeg har også brukt ideer og eksempler fra Tom Grydeland (Norut AS, har tatt hovedfag og doktorgrad på EISCAT) og Björn Gustavsson (Institutt for fysikk og teknologi, Universitetet i Tromsø). Øystein Lie-Svendsen har bidratt med korrekturlesing og faktasjekking. Asbjørn Dyrendal (ansvarlig redaktør, skepsis.no) og «Gnisten» på Skepsis-forumet har bidratt med korrekturlesing og gode forslag til forbedringer. Karsten Eig (PhD i geologi) har bidratt med gjennomlesing og deltok i forumdiskusjonen som dannet grunnlaget for artikkelen.
(Alvin Brattli er dr.scient. i fysikk fra Universitetet i Tromsø, entusiastisk skeptiker og fagnerd nok til å sysle med f.eks. dette på fritiden. På dagtid arbeider han med bildebehandling og elektrooptikk hos Forsvarets forskningsinstitutt. Sistnevnte har ingenting med denne artikkelen å gjøre, men krystallkulen sier at de likevel kobles i konspirasjonsteorienes alternative verden…)
Noter
1. Siden hovedformålet med denne artikkelen er å se på konkrete konspirasjonsteoretiske påstander om HAARP, nøyer jeg meg med denne korte bakgrunnen. Mer informasjon av teknisk og vitenskapelig art kan du finne på HAARPs egne websider (på engelsk). Det som står der er godt skrevet og gir etter min mening et representativt bilde av anlegget og formålet. Det er lite poeng i å gjenta, oversette eller omformulere det som allerede er presentert på en utmerket måte der, så jeg henviser leseren dit:
Hvorfor vi driver med ionosfæreforskning
En oversikt over instrumentene ved HAARP