Η ιονοσφαιρική διάδοση των ραδιοκυμάτων χαρίζει στους ραδιοερασιτέχνες «επτάσμιλα μποτάκια»!
Συμπληρωματικό
Χάρη στη ιονοσφαιρική διάδοση των ραδιοκυμάτων, οι ραδιοερασιτέχνες μπορούν να βασίζονται στη διάδοση HF μέσω της ιονόσφαιρας για να επικοινωνούν με άλλους συναδέλφους, που βρίσκονται πολύ πέρα από τον ορίζοντα.
Τα ιονισμένα στρώματα της ιονόσφαιρας καθιστούν δυνατή τη διάδοση των ραδιοκυμάτων HF σε αποστάσεις πολύ μεγαλύτερες από αυτές της ευθείας ορατότητας. Αυτά τα στρώματα μπορούν να θεωρηθούν ως τα δικά μας «επτάσμιλα μποτάκια» που, με άλματα και αναπηδήσεις, δίνουν στα HF σήματα μας τη δυνατότητα να ταξιδεύουν σε μεγάλες αποστάσεις!
Σε λίγο θα εξηγήσουμε γιατί το στρώμα "F" είναι το πιο χρήσιμο ιονισμένο στρώμα για επικοινωνίες DX. Το καλύτερο απ’ όλα είναι ότι οι κύκλοι των ηλιακών κηλίδων βελτιώνουν τη διάδοση των ραδιοκυμάτων, επειδή αναζωογονούν την ιονόσφαιρα. Τα καλά νέα είναι ότι ο 25ος ηλιακός κύκλος έχει ήδη ξεκινήσει! Οι ραδιοχειριστές σε όλο τον κόσμο προσδοκούν με ενθουσιασμό την αυξημένη δραστηριότητα.
Αυτό το γράφημα του 11ετούς κύκλου ηλιακών κηλίδων απεικονίζει τις κορυφές και τις κοιλάδες της ιονοσφαιρικής διάδοσης των ραδιοκυμάτων.
Διάδοση Ραδιοκυμάτων μέσω της Ιονόσφαιρας σε Δράση
Το απλοποιημένο σχέδιο παραπάνω δείχνει πώς το ραδιοκύμα "C" διαθλάται από το ιονισμένο στρώμα "F", επιστρέφοντας στην επιφάνεια της Γης, αναπηδώντας μακριά από το σημείο προέλευσής του, και ανεβαίνοντας ξανά από το "F" ως "C1". Το στρώμα διασπάται ξανά και το κύμα αντανακλάται από τη Γη ως "C2" και ούτω καθεξής.
Τα ραδιοσήματα "A" και "B", που φτάνουν στο ιονισμένο στρώμα "F" με πολύ απότομη γωνία, απλώς διαπερνούν το στρώμα και χάνονται στο διάστημα.
Τα RF σήματα χάνουν σταδιακά ενέργεια μετά από κάθε διάθλαση μέσω του στρώματος "F" και μετά από κάθε αναπήδηση από την επιφάνεια της Γης... μέχρι να μην γίνονται πλέον ανιχνεύσιμα. Αλλά μέχρι τότε, έχουν διανύσει χιλιάδες χιλιόμετρα και έχουν ακουστεί από αμέτρητους ραδιοχειριστές και ακροατές βραχέων κυμάτων!
Αυτή είναι η μαγεία της διάδοσης ραδιοσημάτων RF στην ιονόσφαιρα.
Κύκλος Ηλιακών Κηλίδων 25
Ο Scott W. McIntosh, Αναπληρωτής Διευθυντής του Εθνικού Κέντρου Ατμοσφαιρικής Έρευνας στο Μπόλντερ, και άλλοι, καταλήγουν σε πρόσφατο ερευνητικό άρθρο που δημοσιεύτηκε στις 13 Οκτωβρίου 2020, ότι ο «κύκλος ηλιακών κηλίδων 25 θα μπορούσε να είναι ένας από τους ισχυρότερους κύκλους ηλιακών κηλίδων που έχουν ποτέ παρατηρηθεί».
Η ιονισμός των ανώτερων στρωμάτων της ατμόσφαιρας της Γης συμβαίνει όταν η υπεριώδης ακτινοβολία από τον ήλιο συγκρούεται με μόρια υδρογόνου και ηλίου, που εκεί πάνω είναι αραιά κατανεμημένα. Αυτές οι συγκρούσεις αποσπούν ηλεκτρόνια από τα αέρια μόρια.
Ως αποτέλεσμα, παράγονται θετικά ιόντα υδρογόνου και ηλίου, ενώ αρνητικά φορτισμένα ελεύθερα ηλεκτρόνια απελευθερώνονται από τον πυρήνα τους. Αυτά ανασυντάσσονται σε ιονισμένες στιβάδες πάνω από τη Γη.
Ωστόσο, οι ιονισμένες στιβάδες σχηματίζονται μόνο όταν ο ήλιος είναι «ενεργός», κάτι που συμβαίνει περίπου για 9-10 χρόνια κάθε έντεκα χρόνια περίπου. Αυτό ονομάζεται συνήθως 11ετής κύκλος ηλιακών κηλίδων.
Την εξέλιξη των τελευταίων ηλιακών κύκλων μπορεί κανείς να δει στο διάγραμμα που παρουσιάστηκε νωρίτερα. Περισσότερες πληροφορίες για τον 11ετή κύκλο ηλιακών κηλίδων μπορείτε να βρείτε εδώ.
Διαγραμματική απεικόνιση των στρωμάτων της ιονόσφαιρας που ευθύνονται για τη διάδοση ραδιοκυμάτων μέσω της ιονόσφαιρας.
Τα ιονισμένα στρώματα και ο αντίστοιχος ρόλος τους στη διάδοση ραδιοκυμάτων HF.
Ιονισμένο στρώμα «D»
Κατά τη διάρκεια της ημέρας, το ιονισμένο στρώμα «D» κυρίως εμποδίζει τη διάδοση των ραδιοκυμάτων μέσω της ιονόσφαιρας. Είναι το ιονισμένο στρώμα που βρίσκεται πιο κοντά στην επιφάνεια της γης. Βρίσκεται μεταξύ 60 και 100 χιλιομέτρων (37-62 μιλίων) πάνω από τη γη. Την ημέρα σχηματίζεται κάτω από την έντονη υπεριώδη ακτινοβολία του ήλιου και αποτελεί φράγμα που εμποδίζει τα ραδιοσήματα στις μπάντες των 40, 80 και 160 μέτρων να διανύσουν μεγάλες αποστάσεις και να γίνουν ακουστά λόγω του έντονου ατμοσφαιρικού θορύβου. Εν τω μεταξύ, τα σήματα πάνω από τα 10 MHz μπορούν να περάσουν και να φτάσουν στα ιονισμένα στρώματα που βρίσκονται ψηλότερα, συνεχίζοντας πέρα από τον ορίζοντα.
Ιονισμένο στρώμα 'E'
Το στρώμα 'E' βρίσκεται μεταξύ 90 και 150 χιλιομέτρων (56-93 μίλια) πάνω από τη γη, αλλά το πιο χρήσιμο τμήμα του εντοπίζεται μεταξύ 95 και 120 χιλιομέτρων (59-75 μίλια) ύψος.
Κατά τις ώρες της ημέρας, θεωρητικά, το στρώμα 'E' θα μπορούσε να διαθλάσει σήματα 5-20 MHz και να τα βοηθήσει στο δρόμο τους.
Ωστόσο, στην πραγματικότητα, το στρώμα 'D' (κάτω) απορροφά μεγάλο μέρος της ενέργειας των σημάτων σε αυτές τις συχνότητες. Μόνο τα σήματα στην περιοχή 7-14 MHz — που εκπέμπονται σχεδόν κατακόρυφα — θα καταφέρουν να διαπεράσουν το στρώμα 'D' με αρκετή ενέργεια για να φτάσουν στο στρώμα 'E' και να διαθλαστούν, φτάνοντας σε αποστάσεις έως και 1200 χιλιόμετρα (750 μίλια) σε ορισμένες περιπτώσεις.
Οι περίοδοι λίγο πριν την αυγή και αμέσως μετά το σούρουπο είναι οι καλύτερες για να εκμεταλλευτεί κανείς το στρώμα 'E'. Τη νύχτα, το στρώμα 'E' σχεδόν εξαφανίζεται εντελώς, ενώ παραμένει κάπως χρήσιμο για τη διάδοση σημάτων στη μπάντα των 160 μέτρων.
Το στρώμα «Σποραδικό E»
Μερικές φορές, πυκνά ιονισμένα νέφη σχηματίζονται ξαφνικά στο στρώμα 'E' και εξαφανίζονται εξίσου ξαφνικά, μετά από λίγα λεπτά ή σπάνια ώρες. Η σποραδική διάδοση 'E' (Es) είναι χρήσιμη σε συχνότητες πάνω από 28 MHz, στην περιοχή VHF, και σπάνια σε χαμηλότερες. Την ωφέλειά τους στην επέκταση της εμβέλειας των σημάτων VHF πέρα από τον ορίζοντα την αναλύουμε σε άλλη σελίδα αυτού του ιστότοπου. Και οι δύο μορφές διάδοσης, 'E' και 'Es', συμβάλλουν στη δραστηριότητα στα 50 MHz.
Ιονισμένο στρώμα 'F1'
Κατά τις ώρες της ημέρας, το καλοκαίρι, αυτό το στρώμα είναι συχνά χρήσιμο για τη διάδοση των ραδιοσημάτων HF στις μπάντες των 30 και 20 μέτρων. Ο ρόλος του στη διάδοση σημάτων HF είναι μάλλον αμελητέος.
Ιονισμένο στρώμα 'F2'
Το στρώμα 'F2' σχηματίζεται κατά τις ώρες της ημέρας μεταξύ 200 χλμ και 400 χλμ (125-250 μίλια) πάνω από τη Γη. Βρίσκεται σε μεγαλύτερο υψόμετρο το καλοκαίρι παρά το χειμώνα.
Το στρώμα 'F2' παίζει σημαντικό ρόλο στη ιονοσφαιρική διάδοση των ραδιοκυμάτων στο εύρος HF.
Συνήθως υπάρχει όλο το χρόνο. Το βράδυ, τα στρώματα 'F1' και 'F2' συγχωνεύονται σε ένα στρώμα 'F', λίγο πιο χαμηλά από τη θέση που βρισκόταν το στρώμα 'F2' την ημέρα.
Το ιονισμένο στρώμα 'F2' είναι παρόν κατά το μεγαλύτερο μέρος του ηλιακού κύκλου
Ωστόσο, μερικές φορές μπορεί να εξαφανιστεί εντελώς για μέρες κατά τη διάρκεια ενός βαθέος ηλιακού ελάχιστου! Το στρώμα 'F2' φτάνει στο μέγιστο της πυκνότητάς του στην κορύφωση του ηλιακού κύκλου κηλίδων.
Τότε θα διαθλάσει προς τη γη ραδιοσήματα από 7 MHz έως 30 MHz, επιτρέποντάς τους να φτάσουν αποστάσεις έως και 4000 χιλιόμετρα από την προέλευσή τους, αναπηδώντας από τη γη για να ανεβούν ξανά στο στρώμα 'F2'… και να το κάνουν επανειλημμένα… μερικές φορές διανύοντας όλο τον πλανήτη και επιστρέφοντας από πίσω από το σημείο προέλευσής τους!
Κατά τη διάρκεια των περίπου εννέα καλύτερων χρόνων ενός ηλιακού κύκλου, οι χειριστές QRP (με ισχύ εκπομπής 5 watt ή λιγότερο), χρησιμοποιώντας απλούς δίπολους, μπορούν να κάνουν DX επαφές τόσο μακριά και τόσο συχνά όσο οι χειριστές QRO (που χρησιμοποιούν μέχρι και 200 έως 300 φορές περισσότερη ισχύ) με κατευθυντική κεραία πολλαπλών στοιχείων!
Σε αυτές τις υπέροχες περιόδους, κάθε ραδιοερασιτέχνης έχει ίσες ευκαιρίες κάτω από τον ήλιο να κάνει DX επαφές.
Η διάδοση ραδιοκυμάτων μέσω της ιονόσφαιρας είναι ένα πολύπλοκο θέμα
Οι πληροφορίες που σας παρουσίασα σε αυτό το άρθρο είναι μια πολύ σύντομη περίληψη αυτού που θα μπορούσε να ειπωθεί για τη διάδοση των ραδιοσημάτων HF μέσω της ιονόσφαιρας. Μόνο την επιφάνεια αγγίξαμε!
Αμέτρητες επιστημονικές δημοσιεύσεις έχουν καλύψει πολλές πτυχές του θέματος από την ανακάλυψη της ύπαρξης της ιονόσφαιρας και, αργότερα, του ρόλου της στη διάδοση των ραδιοσημάτων HF.
Η έρευνα συνεχίζεται, με τη συμμετοχή τόσο επιστημόνων όσο και ραδιοερασιτεχνών.
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη συμπεριφορά του ήλιου μας, επισκεφτείτε το Παρατηρητήριο Ηλίου και Ηλιοσφαίρας (Solar and Heliospheric Observatory - SOHO).
