ПРОГНОЗ ПРОХОЖДЕНИЯ РАДИОВОЛН

 

Вы наверное обращали внимание на всевозможные баннеры и целые страницы на сайтах радиолюбительской тематики, содержащие разнообразные индексы и показатели текущей солнечной и геомагнитной активности. Вот они то нам и нужны для оценки условий прохождения радиоволн на ближайшее время. Несмотря на всё многообразие источников данных, одним из самых популярных являются баннеры, которые предоставляет Paul Herrman (N0NBH), причём совершенно бесплатно. На его сайте можно выбрать любой из 21 доступных баннеров для размещения в удобном для вас месте, либо воспользоваться ресурсами, на которых эти баннеры уже установлены. В общей сложности они могут отображать до 24 параметров в зависимости от форм-фактора баннера. Ниже приводятся краткие сведения по каждому из параметров баннера. На разных баннерах обозначения одних и тех же параметров могут отличаться, поэтому в некоторых случаях приводится несколько вариантов. Дополнительную информацию по данному вопросу можно прочитать в статье «Индексы солнечной и геомагнитной активности».

ПАРАМЕТРЫ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ

Индексы солнечной активности отражают уровень электромагнитного излучения и интенсивность потока частиц, источником которых является Солнце.

ИНТЕНСИВНОСТЬ ПОТОКА СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (SFI)

SFI - это показатель интенсивности излучения на частоте 2800 МГц, генерируемого Солнцем. Эта величина не оказывает прямого влияния на прохождение радиоволн, но её значение гораздо легче измерить, а она хорошо коррелирует с уровнями солнечного ультрафиолетового и рентгеновского излучения.

ЧИСЛО СОЛНЕЧНЫХ ПЯТЕН (SN)

SN - это не просто количество пятен на Солнце. Значение этой величины зависит от количества и размера пятен, а так же от характера их расположения на поверхости Солнца. Диапазон значений SN - от 0 до 250. Чем выше значение SN, тем выше интенсивность ультрафиолетового и рентгеновского излучения, которое повышает ионизацию Земной атмосферы и приводит к формированию в ней слоёв D, E и F. C ростом уровня ионизации ионосферы повышается и максимально применимая частота (MUF). Таким образом, увеличение значений SFI и SN свидетельствует об увеличении степени ионизации в слоях E и F, что в свою очередь оказывает положительное воздействие на условия прохождения радиоволн.

ИНТЕНСИВНОСТЬ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (X-RAY)

Величина этого показателя зависит от интенсивности рентгеновского излучения, достигающего Земли. Значение параметра состоит из двух частей - буквы, отражающей класс активности излучения, и числа, показывающего мощность излучения в единицах Вт/м2. От интенсивности рентгеновского излучения зависит степень ионизации слоя D ионосферы. Обычно в дневное время слой D поглощает радиосигналы на низкочастотных КВ диапазонах (1.8 - 5 МГц) и значительно ослабляет сигналы в дипазоне частот 7-10 МГц. С ростом интенсивности рентгеновского излучения слой D расширяется и в экстремальных ситуациях может поглощать радиосигналы практически во всём КВ-диапазоне, затрудняя радиосвязь и иногда приводя к практически полному радиомолчанию, которое может продолжаться несколько часов.

Шкала интенсивности рентгеновского излучения

Класс	Интенсивность	Отсутствие радиосвязи
B	<10-6	нет
C	от 10-6 до 10-5	нет
M	от 10-5 до 10-4	R1-R2
X	>10-4	R3-R5

304A

Это значение отражает относительную интенсивность всего солнечного излучения в ультрафиолетовом диапазоне (длина волны 304 ангстрем). Ультрафиолетовое излучение оказывает значительное влияние на уровень ионизации ионосферного слоя F. Значение 304A коррелирует со значением SFI, поэтому его увеличение приводит к улучшению условий прохождения радиоволн отражением от слоя F.

МЕЖПЛАНЕТНОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ (BZ)

Индекс Bz отражает силу и направление межпланетного магнитного поля. Положительное значение этого параметра означает, что направление межпланетного магнитного поля совпадает с направлением магнитного поля Земли, а отрицательное значение свидетельствует об ослаблении магнитного поля Земли и снижении его экранирующих эффектов, что в свою очередь усиливает воздействие заряженных частиц на земную атмосферу.

СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР (SOLAR WIND/SW)

SW - это скорость заряженных частиц (км/ч), достигших поверхности Земли. Значение индекса может лежать в интервале от 0 до 2000. Типичное значение - около 400. Чем выше скорость частиц, тем большее давление испытывает ионосфера. При значениях SW, превышающих 500 км/ч, солнечный ветер может вызвать возмущение магнитного поля Земли, что в итоге приведёт к разрушению ионосферного слоя F, снижению уровню ионизации ионосферы и ухуджению условий прохождения на КВ-диапазонах.

ПОТОК ПРОТОНОВ (PTN FLX/PF)

PF - это плотность протонов внутри магнитного поля Земли. Обычное значение не превышает 10. Протоны, вступившие во взаимодействие с магнитным полем Земли, перемещаются по его линиям в направлении полюсов, изменяя в этих зонах плотность ионосферы. При значениях плотности протонов свыше 10000 увеличивается затухание радиосигналов, проходящих через полярные зоны Земли, а при значениях свыше 100000 возможно полное отсутствие радиосвязи.

ПОТОК ЭЛЕКТРОНОВ (ELC FLX/EF)

Этот параметр отражает интенсивность потока электронов внутри магнитного поля Земли. Ионосферный эффект от взаимодействия электронов с магнитным полем аналогичен потоку протонов на авроральных трассах при значениях EF, превышающих 1000.

УРОВЕНЬ ШУМА (SIG NOISE LVL)

Это значение в единицах шкалы S-метра показывает уровень шумового сигнала, который возникает в результате взаимодействия солнечного ветра с магнитным полем Земли.

ПАРАМЕТРЫ ГЕОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТИ

Есть два аспекта, по которым информация о геомагнитной обстановке важна для оценки прохождения радиоволн. С одной стороны, с ростом возмущённости магнитного поля Земли разрушается ионосферный слой F, что негативно сказывается на прохождении коротких волн. С другой - возникают условия для аврорального прохождения на УКВ.

ИНДЕКСЫ A И К (A-IND/K-IND)

Состояние магнитного поля Земли характеризуется индексами A и K. Увеличение значения индекса K свидетельствует о нарастающей его нестабильности. Значения K, превышающие 4 означают наличие магнитной бури. В качестве базовой величины для определения динамики изменения значений индекса K используется индекс A.

АВРОРА (AURORA/AUR ACT)

Значение этого параметра является производной величиной от уровня мощности солнечной энергии, измеряемой в гигаваттах, которая достигает полярных областей Земли. Параметр может принимать значения в интервале от 1 до 10. Чем больше уровень солнечной энергии, тем сильнее ионизация слоя F ионосферы. Чем больше значение этого параметра, тем меньшую широту имеет граница авроральной шапки и тем выше вероятность возникновения полярных сияний. При высоких значениях параметра появляется возможность для проведения дальних радиосвязей на УКВ, но при этом полярные трассы на КВ частотах могут быть частично или полностью заблокированы.

ШИРОТА (AUR LAT)

Максимальная широта, на которой возможно авроральное прохождение.

МАКСИМАЛЬНО ПРИМЕНИМАЯ ЧАСТОТА (MUF)

Значение максимально применимой частоты, измеренное в указанной метеорологической обсерватории (или обсерваториях, в зависимости от вида баннера), на приведённый момент времени (UTC).

ЗАТУХАНИЕ НА ТРАССЕ ЗЕМЛЯ-ЛУНА-ЗЕМЛА (EME DEG)

Этот параметр характеризует величину затухания в децибелах радиосигнала, отражённого от лунной поверхности на трассе Земля-Луна-Земля, и может принимать следующие значения: Very Poor (> 5.5 дБ), Poor (> 4 дБ), Fair (> 2.5 дБ), Good (> 1.5 дБ), Excellent (<= 1.5 дБ).

ГЕОМАГНИТНАЯ ОБСТАНОВКА (GEOMAG FIELD)

Этот параметр характеризует текущую геомагнитную обстановку на основании значения индекса K. Его шкала условно разделена на 9 уровней от Inactive до Extreme Storm. При значениях Major, Severe и Extreme Storm прохождение на КВ диапазонах ухудшается вплоть до полного их закрытия, а вероятность возникновения аврорального прохождения увеличивается.

73! rx3dty

 

 

 

 

 

Ионосферное распространение радиоволн дает радиолюбителям "Seven League Boots"! «Cапоги семи лиг»!

Ионосферное распространение радиоволн дает радиолюбителям возможность проводить связи 
Благодаря ионосферному распространению радиоволн радиолюбители могут полагаться на распространение ионосферного радиосигнала ВЧ для связи с другими радиолюбителями, находящимися далеко за горизонтом.

Ионизированные слои ионосферы делают возможным распространение КВ радиоволн далеко за пределы прямой видимости. Эти слои можно рассматривать как наши «Сапоги семи лиг», которые благодаря прыжкам и отскокам дают нашим радиолюбительским ВЧ-сигналам возможность преодолевать большие расстояния!

Наглядная диаграмма ионосферного распространения радиоволн в действии.

 

Я сейчас объясню, почему слой 'F' является наиболее полезным ионизированным слоем для DX.

Лучше всего то, что циклы солнечных пятен улучшают распространение ВЧ, потому что они оживляют нашу ионосферу. Хорошая новость: начался 25-й солнечный цикл! Любительские радиооператоры во всем мире с нетерпением ждут его растущей активности.

Этот 11-летний график цикла солнечных пятен иллюстрирует максимумы и минимумы ионосферного распространения радиоволн.
Этот 11-летний график цикла солнечных пятен иллюстрирует максимумы и минимумы ионосферного распространения радиоволн.
(Источник: https://www.spaceweatherlive.com/en/solar-activity/solar-cycle)

 

Ионосферное распространение радиоволн в действии
Цикл солнечных пятен 25

Скотт В. Макинтош, заместитель директора Национального центра атмосферных исследований в Боулдере, и др., В недавней исследовательской статье, опубликованной 13 октября 2020 года, заключают, что «25-й цикл солнечных пятен может быть одним из самых сильных циклов солнечных пятен, когда-либо наблюдавшихся». .

На приведенном выше упрощенном рисунке показано, как радиоволна «С» преломляется ионизированным слоем «F» обратно к земной поверхности, отражается от земной поверхности на большом расстоянии от своего источника, снова идет вверх, как «С1», чтобы быть снова преломляется слоем «F» и отражается от земли дальше как «C2» и так далее.

Радиосигналы «А» и «В», приходящие к ионизированному слою «F» под слишком крутым углом, просто пройдут через него и потеряются в пространстве.

ВЧ-сигналы будут постепенно терять энергию после каждого преломления в слое «F» и после каждого отражения от земной поверхности... до тех пор, пока не перестанут быть различимыми. Но к тому времени он преодолеет тысячи миль и будет услышан бесчисленным количеством радиолюбителей и слушателей коротких волн!

Это непростое распространения ионосферного радиосигнала КВ.

Как формируются ионизированные слои, обеспечивающие распространение радиоволн в ионосфере
Ионизация верхних слоев земной атмосферы происходит, когда ультрафиолетовое излучение Солнца сталкивается с молекулами водорода и гелия, которых там немного и они находятся далеко друг от друга. Эти столкновения отрывают электроны от молекул газа.

В результате образуются положительные ионы водорода и гелия, а из их ядер высвобождаются отрицательно заряженные свободные электроны. Они перегруппировываются в ионизированные слои над землей.

Наглядная диаграмма слоев ионосферы, ответственных за ионосферное распространение радиоволн.
Наглядная диаграмма слоев ионосферы, ответственных за ионосферное распространение радиоволн.

Однако ионизированные слои образуются только тогда, когда солнце «активно», что происходит в течение примерно 9-10 лет, каждые одиннадцать лет или около того. Его обычно называют 11-летним циклом солнечных пятен.

Мы можем видеть прогресс нескольких последних циклов солнечных пятен на графике, показанном ранее. Вы можете получить больше информации об 11-летнем цикле солнечных пятен здесь.

 

 

 

 

Ионизированные слои и их роль в распространении КВ радиоволн
Ионизированный слой «D»
В течение дня ионизированный слой «D» в основном препятствует ионосферному распространению радиоволн.

Это ионизированный слой, ближайший к поверхности Земли. Он расположен на высоте от 60 до 100 км (37-62 мили) над землей.

В дневное время он образуется под воздействием интенсивного солнечного УФ-излучения и представляет собой барьер, препятствующий прохождению сигналов любительской радиосвязи в диапазонах 40, 80 и 160 метров и их прослушиванию в интенсивном атмосферном шуме.

Между тем, сигналы частотой 10 МГц и выше могут пройти, чтобы достичь верхних ионизированных слоев и уйти за горизонт.

Слой «D» рассеивается на закате. Затем сигналы в диапазонах от 160 до 40 метров становятся свободными для достижения уровня «F» и достигают любительских радиостанций DX, как и другие высокочастотные сигналы.

Ионизированный слой «Е»
Слой «Е» находится на высоте от 90 до 150 км (56–93 миль) над землей, но его наиболее полезная часть находится на высоте от 95 до 120 км (59–75 миль).

Теоретически в дневное время слой «Е» может преломлять сигналы 5-20 МГц и помогать им на пути.

Однако на самом деле слой «D» (ниже) поглощает большую часть энергии сигналов на этих частотах. Только сигналы в диапазоне 7–14 МГц, передаваемые почти вертикально, смогут пробить слой «D» с достаточной оставшейся энергией, чтобы достичь слоя «E», и, преломляясь, достичь расстояния до 1200 км (750 миль). ) во время.

Вот где антенны NVIS пригодятся.

Периоды непосредственно перед рассветом и сразу после заката лучше всего использовать слой «E». Ночью слой «Е» почти полностью исчезает, оставаясь при этом несколько полезным для распространения сигналов в 160-метровом диапазоне.

Слой «Спорадический E»
Иногда плотные ионизированные облака внезапно образуются в слое «Е» и так же внезапно исчезают через несколько минут, редко часов.

Спорадическое распространение «E» (Es) полезно на частотах выше 28 МГц, в диапазоне УКВ, редко ниже. Мы расскажем об их полезности для расширения зоны действия УКВ-сигналов за горизонт на другой странице этого веб-сайта.

Распространение как «E», так и «Es» способствует активности на частоте 50 МГц.

Ионизированный слой «F1»
В дневное время, летом этот слой часто будет полезен для распространения КВ радиосигналов 30-метрового и 20-метрового диапазонов. Его роль в распространении ВЧ сигналов весьма незначительна.

Ионизированный слой «F2»
Слой «F2» играет основную роль в ионосферном распространении радиоволн КВ спектра.

Слой «F2» формируется в дневное время на высоте от 200 до 400 км (125-250 миль) над землей. Летом она выше по высоте, чем зимой.

Обычно это круглогодично.

Ночью слои «F1» и «F2» сливаются в один слой «F», немного ниже, чем располагался дневной «F2».

Ионизированный слой F2 присутствует в течение большей части солнечного цикла.

Однако иногда он полностью исчезает на несколько дней во время минимума глубокого солнечного цикла!

Слой «F2» достигнет максимальной плотности на пике цикла солнечных пятен.

Затем он будет преломлять к земле радиосигналы в диапазоне от 7 МГц до 30 МГц и позволит им достигать расстояний до 4000 км от их источника, отражаться от земли, чтобы снова подняться на слой «F2» ... и неоднократно делать это. … иногда путешествовать прямо по земле и возвращаться из-за своей точки происхождения!

В течение примерно девяти лучших лет солнечного цикла операторы QRP (излучаемая мощность 5 Вт или менее), используя простые диполи, могут устанавливать DX-контакты так же далеко и так же часто, как операторы QRO (используя от 200 до 300 раз больше энергии). мощность) с использованием многоэлементной направленной антенны!

В такие замечательные периоды каждый радиолюбитель имеет равные шансы установить DX-связь.

Ионосферное распространение радиоволн — сложная тема
Информация, которую я представил вам в этой статье, является очень кратким изложением того, что можно сказать о распространении КВ ионосферных радиосигналов. Я действительно только поцарапал поверхность!

Бесчисленные научные публикации охватили многие аспекты предмета с момента открытия существования ионосферы, а затем и ее роли в распространении ВЧ-радиосигналов.

Исследования продолжаются, в них участвуют как ученые, так и радиолюбители.

Чтобы узнать больше о поведении нашего Солнца, посетите Солнечную и гелиосферную обсерваторию (SOHO).

73 de VE2DPE
Claude Jolle