Zahvaljujući jonosferskoj propagaciji radio talasa, radio amateri mogu da se oslone na jonosfersku propagaciju HF radio signala da bi komunicirali sa kolegama radio amaterima smeštenim daleko iza horizonta.
Jonizovani slojevi jonosfere omogućavaju propagaciju HF radio talasa mnogo dalje od linije vida. Ovi slojevi se mogu posmatrati kao naše „Čizme sedam milja“ koje, kroz skokove i odbijanja, daju našim HF signalima radio amatera sposobnost da putuju velikim udaljenostima!
Objasnićemo zašto je sloj „F“ najkorisniji jonizovani sloj za DX za trenutak. Najbolje od svega, ciklusi sunčevih pega poboljšavaju RF propagaciju jer obnavljaju našu jonosferu. Dobra vest je da je počeo 25. solarni ciklus! Radio amateri širom sveta se raduju povećanoj aktivnosti.
Ovaj grafikon jedanaestogodišnjeg ciklusa sunčevih pega ilustruje vrhove i padove jonosferske propagacije radio talasa.
Jonosferska propagacija radio talasa na delu
Pojednostavljeni crtež iznad prikazuje kako radio talas „C“ biva prelomljen od jonizovanog sloja „F“ nazad ka površini Zemlje, odbijajući se od Zemljine površine na velikoj udaljenosti od svog izvora, i vraćajući se ponovo prema sloju „F“ kao „C1“. Sloj se ponovo probija i reflektuje sa Zemlje kao „C2“ i tako dalje.
Radio signali „A“ i „B“, koji dolaze do jonizovanog sloja „F“ pod previše strmim uglom, jednostavno prolaze kroz njega i gube se u svemiru.
RF signali postepeno gube energiju nakon svakog prelamanja kroz sloj „F“ i nakon svakog odbijanja od Zemljine površine... sve dok više ne postanu detektabilni. Ali do tada su prešli hiljade kilometara i čuli su ih bezbrojni radio operateri i slušaoci kratkih talasa!
Ovo je magija propagacije RF radio signala u jonosferi.
Sunčev ciklus 25
Skot V. Mekintoš, zamenik direktora Nacionalnog centra za atmosferska istraživanja u Bolderu, i saradnici zaključuju, u nedavno objavljenom istraživačkom radu od 13. oktobra 2020. godine, da bi „sunčev ciklus 25 mogao biti među najjačim sunčevim ciklusima ikada zabeleženim“.
Jonizacija viših slojeva Zemljine atmosfere nastaje kada ultravioletno zračenje sa Sunca sudara sa molekulima vodonika i helijuma, kojih tamo ima veoma malo. Ovi sudari odvajaju elektrone od gasovitih molekula.
Kao rezultat toga, nastaju pozitivni joni vodonika i helijuma, a negativno naelektrisani slobodni elektroni se oslobađaju iz svojih jezgara. Oni se zatim grupišu u jonizovane slojeve iznad Zemlje.
Međutim, jonizovani slojevi se formiraju samo kada je Sunce „aktivno“, što traje oko 9–10 godina, otprilike svakih jedanaest godina. Ovo se obično naziva jedanaestogodišnji sunčev ciklus pega.
Napredak poslednjih nekoliko sunčevih ciklusa pega možemo videti na ranije prikazanom grafikonu. Više informacija o jedanaestogodišnjem ciklusu sunčevih pega možete pronaći ovde.
Ilustrativni dijagram slojeva jonosfere odgovornih za jonosfersku propagaciju radio talasa.
Jonizovani slojevi i njihova uloga u propagaciji HF radio talasa
Jonizovani sloj „D“
Tokom dana, jonizovani sloj „D“ uglavnom ometa jonosfersku propagaciju radio talasa. To je jonizovani sloj najbliži površini Zemlje. Nalazi se na visini između 60 km i 100 km iznad Zemlje. Tokom dana formira se pod intenzivnim UV zračenjem Sunca i predstavlja barijeru koja sprečava radio-signale na opsezima 40 metara, 80 metara i 160 metara da stignu daleko i da se čuju usled jakih atmosferskih smetnji. U međuvremenu, signali od 10 MHz i više mogu da prođu do viših jonizovanih slojeva i da se prenesu izvan horizonta.
Jonizovani sloj „E“
Sloj „E“ se nalazi između 90 km i 150 km (56–93 milje) iznad Zemlje, ali njegov najkorisniji deo je između 95 km i 120 km (59–75 milja) visine.
Tokom dnevnih sati, teoretski, sloj „E“ može da prelama signale od 5 do 20 MHz i pomaže im u putu.
Međutim, u stvarnosti, sloj „D“ (ispod) apsorbuje veliki deo energije signala na ovim frekvencijama. Samo signali u opsegu od 7 do 14 MHz – koji se emituju gotovo vertikalno – mogu da probiju sloj „D“ sa dovoljno preostale energije da stignu do sloja „E“ i budu prelomljeni, ponekad dosežući udaljenost i do 1200 km (750 milja).
Periodi neposredno pre zore i odmah posle sumraka su najbolji za korišćenje sloja „E“. Noću, sloj „E“ gotovo potpuno nestaje, dok ostaje donekle koristan za propagaciju signala na opsegu od 160 metara.
Sloj „Sporadični E“
Ponekad se u sloju „E“ iznenada formiraju guste jonizovane oblake koji nestaju podjednako iznenada, za nekoliko minuta, retko sati kasnije. Sporadična propagacija „E“ (Es) je korisna na frekvencijama iznad 28 MHz, u VHF opsegu, retko ispod te frekvencije. Njihovu korisnost u produženju dometa VHF signala preko horizonta obrađujemo na drugoj stranici ovog sajta. I propagacija slojeva „E“ i „Es“ doprinosi aktivnosti na 50 MHz.
Jonizovani sloj „F1“
Tokom dnevnih sati, leti, ovaj sloj često je koristan za propagaciju HF radio signala na opsezima od 30 i 20 metara. Njegova uloga u propagaciji HF signala je prilično neznatna.
Jonizovani sloj „F2“
Sloj „F2“ nastaje tokom dnevnih sati između 200 km i 400 km (125–250 milja) iznad Zemlje. Njegova visina je veća leti nego zimi.
Sloj „F2“ ima ključnu ulogu u jonosferskoj propagaciji radio talasa HF spektra.
Obično je prisutan tokom cele godine. Noću se slojevi „F1“ i „F2“ spajaju u jedan sloj „F“, koji se nalazi nešto niže nego što je sloj „F2“ bio tokom dana.
Jonizovani sloj „F2“ prisutan je tokom većeg dela solarnog ciklusa.
Međutim, ponekad može potpuno nestati na nekoliko dana tokom dubokog minimuma solarnog ciklusa! Sloj „F2“ dostiže najveću gustinu na vrhuncu solarnog ciklusa sunčevih pega.
Tada će refraktovati radio signale u opsegu od 7 MHz do 30 MHz ka Zemlji, omogućavajući im da dosegnu udaljenosti i do 4000 km od svog izvora, odbijajući se od Zemlje da bi se ponovo podigli do sloja „F2“… i ponavljali taj proces… ponekad putujući čak oko cele Zemlje i vraćajući se iza svoje tačke porekla!
Tokom otprilike devet boljih godina solarnog ciklusa, QRP operatori (sa zračenom snagom od 5 vati ili manje), koristeći jednostavne dipole, mogu ostvariti DX kontakte podjednako daleko i često kao i QRO operatori (koji koriste do 200 do 300 puta veću snagu) sa višeelementnim usmerenim antenama!
Tokom takvih sjajnih perioda, svaki radioamater ima jednaku šansu pod suncem da ostvari DX kontakte.
Jonosferska propagacija radio talasa je složena tema.
Informacije koje sam vam predstavio u ovom članku predstavljaju veoma kratak rezime onoga što bi se moglo reći o jonosferskoj propagaciji HF radio signala. Tek smo zagrebali po površini!
Bezbrojne naučne publikacije obradile su mnoge aspekte ove teme još od otkrića postojanja jonosfere, a kasnije i njene uloge u propagaciji HF radio signala.
Istraživanja se i dalje sprovode, uz učešće kako naučnika, tako i radioamatera.
Za više informacija o ponašanju našeg Sunca, posetite opservatoriju Solar and Heliospheric Observatory (SOHO).