ČÁST 3. ZMĚNY V IONOSFÉŘE Je možné, že některým čitatelům se uváděné téma bude jevit, jako nevýznamné, ale nedá se nic dělat. Pro další výklad budeme muset se i tímto problémem zabývat v přiměřeném rozsahu. V předcházejících částech bylo uvedeno, že ionosféra je velice nestabilní prostředí. V této části seriálu si částečně přiblížíme některé změny, mající vliv na stav ionosféry. Hlavní příčinou změn v ionosféře, jak bylo uvedeno v předcházejících částech je pohyb Země okolo Slunce. Takové změny jsou hodinové a denní, roční a periodické v období 11-ti letého cyklu sluneční činnosti. Jejich vliv na ionosféru je zásadní a musíme s nimi v každém případě počítat. Je pravdou, že jen velmi malá část uživatelů CB pásma tzv. vydrží u svého hobby tak dlouho, aby mohla při praktickém provozu sledovat 11-ti letý cyklus změn v ionosféře, leč jsou mezi CB uživateli i takoví, kteří to poznali a uvědomili si co je příčinou těchto změn, ale obvykle znalosti této problematiky jsou malé, ale jsou mezi nimi i takoví, kteří tuto problematiku znají velmi dobře. Jak se projevují tyto periodické změny? Příchod či průběh těchto změn je v prvé řadě možno sledovat na průběhu MUF. Pokud máme k dispozici dlouhodobé předpovědi MUF ( pomocí internetu – není problém), máme možnost si udělat slušnou představu o podmínkách v ionosféře a tomu podřídit časový i provozní režim práce na pásmu. V letních měsících je MUF relativně konstantní, protože Země je nejdále od Slunce. V těchto obdobích je slabší ionizace a rádiové vlny slabě pronikají přes méně ionizované vrstvy. Soumrak je kratší a v době poměrně krátké noci nenastane úplná rekombinace iontů, čehož důsledkem je to, že v průběhu denních hodin (denního světla) ionizace se jen mírně zvýší. To se projeví i na amatérských pásmech včetně pásma CB v přiměřeném rozsahu, neb pásmo CB nemá v segmentu krátkých vln přiděleny pro práci jiné vlnové délky. Zajímavé je tyto změny pozorovat na amatérských pásmech, kde můžeme velice názorně si udělat představu, jak to v té ionosféře, díky sluneční činnosti funguje v průběhu dne. V ranních časech denního světla pásma pro 40 a 20 m oživnou pro spojení na střední vzdálenosti, stoupání MUF otevře i 15 a 10 m pásma na určitou denní dobu. V odpoledních hodinách, když Slunce se sklání k horizontu, MUF klesá. Nejdříve se uzavře pásmo 10 m, potom pásmo 15 m a nakonec po západu Slunka, i 20 m pásmo, což znamená snížení hladiny ionizace vrstev. Prakticky zůstává přes noc otevřené pásmo 40 m s dlouhým skeepem, prodlužujícím se v průběhu noci. V letních obdobích je tedy pásmo 10 i 15 m prakticky bez užitku. Intenzita ionizace nestačí vytvořit tzv. zrcadlový reflektor na reflexi vyšší kmitočtů, krom vrstvy F2, která se vytvoří po západě Slunce na 1 až 2 hodiny. V zimních měsících je Slunce nejblíže k Zemi, a proto vytvoří silně ionizované vrstvy, které už stačí na reflexi vyšších frekvencí. Noci jsou delší než v létě, a tak se mohou ionty delší dobu rekombinovat. Nastává menší ionizace vrstev, takže MUF se po večerních hodinách zmenšuje více než v létě, to znamená, že 40 m pásmo je od večera otevřené i pro DX práci, zatím co je 20 m pásmo pro střední vzdálenosti otevřené po celý den a pro DX práci asi od 14 hodiny pro východ, okolo 17 až 19 hodiny pro Afriku, asi od 22 do 23 hodiny pro Jižní Ameriku. V zimě v denních hodinách MUF značně stoupne od 10 do 15 hodiny, což znamená, že se otevře 15 i 10 m pásmo pro DX práci, o 20 m DX práci a nemluvíme. Proto v době maxima slunečních skvrn je 20 m pásmo rájem pro lovce DXů, v této době je otevřené i pásmo 15 a 10 m po většinu sluneční části dne. Ionosférické změny vyvolává i 11-ti letá periodicita výskytu slunečních skvrn. Slunečními skvrnami rozumíme ohniska výbuchů na Slunci, které můžeme pozorovat i přes matné sklo, podobně jako při zatmění Slunce. Sluneční skvrny se při pozorování jeví jako úzké tmavé skvrnky, které v době 29-ti denní rotace Slunce kloužou po povrchu. Zatím se ještě nepodařilo s určitostí objasnit jejich příčinu vzniku, ale je zcela nápadná jejich 11-ti letá periodicita, v souladu s dobou oběhu Jupitera okolo Slunce. Je zjištěno, že ultrafialové záření Slunce úzce souvisí s počtem slunečních skvrn. S růstem skvrn roste i elektronická koncentrace ionosféry. Bližším rozborem tohoto vskutku velmi zajímavého úkazu se nijak dopodrobna zabývat nebudeme, protože vhodné informace lze v tomto oboru najít jak v literatuře, tak i na stránkách Internetu. V důsledcích je vhodné si pamatovat, že to znamená růst MUF a amatérské DX QSO se mohou realizovat na pásmech vyšších frekvencí, že i uživatelé CB pásma by mohli zpozornět. Pokud v době slunečních skvrn aktivita Slunce slábne – klesá, klesá i ionizace atmosféry. Podmínky se zhoršují, uzavřou se nejdříve pásma 10 a 15 m, zatím co 20 m pásmo se stává otevřeným jen chvílemi a je nestálé. Podrobnějším průběhem a popisem 11-ti letého cyklu sluneční aktivity se zaobírat nebudeme. Jen pro zpestření je možné uvést, že prakticky od začátku provozu amatérských i komerčních stanic jsou tyto cykly ve sluneční aktivitě pečlivě sledovány a není nijak zvláštní, že v době maxima slunečního 11-ti letého cyklu se dosahují DX rekordy zvláště na horních pásmech. Mohu připomenout, že v roce 1947 MUF narostl až na 50MHz a tehdy se podařilo QSO mezi Chile a Japonskem, takže DX rekord na tomto pásmu se poprvé posunul za hranici 19 000 km. Takových a podobných rekordů je ustavena celá řada, bylo by to velmi zajímavé povídání, ale o tom až někdy jindy, pokud bude zájem z řad čitatelů. Budeme už jen ve stručnosti pokračovat a to tím, že míra sluneční aktivity je relativní číslo slunečních skvrn R. průběh sluneční aktivity podle relativních čísel slunečních skvrn R je pečlivě sledován a vyhodnocován. Ze sledovaných období se vypracovávají průběhy v jednotlivých periodách a z nich je možné včíst, že pokles počtu slunečních skvrn v časovém průběhu se děje pomalu, ale narůstá potom rychleji. Porovnáním výsledků je možné zjistit, že podmínky pro šíření krátkých vln jsou v přímém vztahu ke sluneční aktivitě. Zlepšují se při stoupajícím počtu slunečních skvrn a naopak. Zajímavostí je, že maxima sluneční činnosti provázejí magnetické bouřky, které rozvíří ionosféru zvláště v polárních oblastech, protože zde je ionosféra poměrně nízko, a proto se spojení na krátkou dobu přeruší, takže se nemůžeme dovolat ani na střední vzdálenosti. V polárních oblastech to je poměrně častý úkaz. V hrubém popisu jsme si řekli o hlavních příčinách ionosférických změn. Ty mají vliv na podmínky šíření v ionosféře a projevují se tím, že krátkovlnové pásma se otevřou nebo zavřou. Podmínky, jako takové nemají přímý vliv na antény, zde je vhodné být poněkud opatrnější, protože antény musí mít optimální vyzařovací úhel a určitou minimální výšku, abychom zajistili odraz vln od ionosféry. Takže můžeme shrnout co doposud jsme probrali do dvou vět s zásadním významem: Podmínky pro DX práci na krátkovlnových pásmech se mění s hodnotou MUF. Když má MUF vysokou hodnotu, jsou podmínky dobré a naopak. ODRAZOVÉ SKOKY A OZVĚNA Vyzářený svazek elektromagnetického vlnění z antény proniká přes troposféru do ionosféry tak hluboko, pokud se nedostane do vrstvy s takovou koncentrací, která postačí na odraz vln. Pro odraz je tedy zapotřebí, aby svazek vyzářených vln z antény přicházel do ionosféry šikmo, protože svazek, který přichází pod vysokými úhly, po mírném lomu proniká dál přes ionosféru a uniká do vesmírného prostoru. V předcházejících částech bylo uvedeno, že lom nenastává v ionosféře, jako ostrý lom, ale svazek vln se postupně láme. Z toho vyplývá, že vrstva ionosféry není tak silná, aby umožňovala lom i pro svazek přicházející pod vysokými úhly. To je potřeba si uvědomit a pokud budeme používat výraz lom v ionosféře – budeme mít na paměti tento fakt. Svazek vyzářených vln z antény musí přicházet pod šikmým úhlem, čehož lze dosáhnout tehdy, když úhel vyzařování antény je menší než 900. Při pronikání přes vrstvu ionosféry se vlny postupně lámou, a v konečném důsledku se vrací zpět z ionosféry na zem. Pokud přichází vlny pod vysokými úhly, v ionosféře se podle výše uvedeného lámou a dopadají zpět na zemi, přičemž překlenutá vzdálenost – skok není dlouhý. Pokud ovšem je svazek vln z antény vyzářen pod nízkými úhly nad horizont, dochází k lomu v ionosféře ve velké vzdálenosti a samozřejmě, odražený svazek vln dopadne na zemi v nesrovnatelně větší vzdálenosti – dosáhneme výrazně delšího skoku. |
| Na obrázku je schematicky zachycen vliv vyzařovacího úhlu antény na lom vyzářeného svazku v ionosféře. Pro přehlednost je každý případ odlišen písmeny: b – znázorněna situace, kdy svazek vln je vysílán pod vysokými úhly a dochází po malém lomu k úniku vln do vesmírného prostoru – tento stav je nazýván výstižně: CLOUD BURNER – ohřívač mraků b1 – znázorněna situace, kdy svazek vln je vysílán pod nižším úhlem, signál dopadne po lomu v ionosféře v malé vzdálenosti – krátký skok b2 – znázorněna situace, kdy svazek je vysílán pod nízkým úhlem nad horizont, signál dopadne po lomu v ionosféře ve velké vzdálenosti – dlouhý skok Je potřebné si samozřejmě uvědomit, že signál jako takový po prvním skoku se může opět odrazit od země a po dalším odrazu v ionosféře dopadne na zem ve velmi značných vzdálenostech. Tomu říkáme několikanásobný skok. Je pochopitelné, že opakováním skoků můžeme dosáhnout obrovských vzdáleností, dokonce není nijak velkou vzácností ozvěna okolo světa, když signál oběhne okolo zeměkoule. Někdy uživatelé CB pásma o takové ozvěně referují svým kolegům ve smyslu, že „… dával jsem ti člověče výzvu a poslouchám, poslouchám a najednou jsem slyšel sám sebe! Můj signál oběhl zeměkouli a já ho za pár sekund slyšel, to ti byla bomba…“. No, co dodat k takové referenci, snad jen to, že signál může skutečně oběhnout zemi, amatéři tento jev znají důvěrně a tak jej nepopisují, jako někteří CB uživatelé – proč? Odpověď je celkem prozaická. V případě, že dojde k výskytu ozvěny, tato se vrátí k operátorovi, přesně za 0.13 sec<, po vyslání signálu, a to někdy v takové síle, že ruší vlastní CW vysílání. Při příjmu může být ozvěna příčinou falešných značek, a proto se řadí mezi nežádoucí rušivé jevy. Odstranit se dá jednoduše, stačí použít pro poslech anténu, která tzv. poslouchá jen z jednoho směru. Příště: výskyt sporadické vrstvy Es optimální vyzařovací úhel antény |
Diskuse pod článkem:
| [154] ANTÉNY, ANTÉNY… (část 3) | Bohouš CL6 | 5.1.2002 00:48:56 | ||
| V článku se píše o bezproblémové možnosti získat dlouhodobou předpověď MUF, ale není uvedena žádná adresa, odkaz na takové stránky. Je možno doplnit odkaz dodatečně ? | ||||
| »» | [157] ANTÉNY, ANTÉNY… (část 3) | Láďa Fórum MB | 6.1.2002 01:49:40 | |
| Byl jsem požádán, abych doplnil seriál článků o anténách odkazy, zejména na MUF. Rád vyhovím a tak navštivte tento odkaz - dle mého názoru zajímavého a srozumitelného. Jen dodám, že této problematice je věnována nejen v amatérském provozu velmi významná důležitost... Pozor, informace jsou v angličtině, je tam spousta fotografií a map. Vše je v reálném čase, vyjma history... http://dx.qsl.net/propagation/propagation.html |
||||
Autor: Láďa Fórum
Fousáč Plzeň CL-51