5.4 KiB
Executable File
Grunderna om jonosfären, solfläcksaktiviteten och den så kallade "döda zonen" har vi redan gått igenom. Här fördjupar vi dessa ämnen och lägger till fler aspekter av vågutbredningen.
Strålningen från solen slår loss elektroner från syre- och kväveatomer och -molekyler i den övre atmosfären (jonisering). Dessa fria elektroner sätts i svängning av radiovågor med lämplig frekvens, och det leder till att vågorna bryts tillbaka mot jordytan. Som du ser i figur [ref:e_wellenausbreitung_refraktion] ger den riktningsändring som refraktionen – alltså brytningen – orsakar intrycket av att vågorna reflekteras.
Den här processen ger framför allt kortvågen dess unika egenskaper. Tätheten hos de fria elektronerna avgör vilka frekvenser som fortfarande kan brytas: ju högre täthet, desto högre frekvens. Därför behöver vi hög jonisering, och alltså mycket solstrålning, för de övre kortvågsbanden. Det är därför som 10 m-bandet (\qtyrange{28,0}{29,7}{\mega\hertz}) är särskilt användbart på dagtid under solfläcksmaximum – även med låg sändareffekt.
Å andra sidan vill de fria elektronerna genast förenas med atomkärnorna igen till neutrala atomer (rekombination) och förlorar då den brytande effekten. Eftersom jonisering och rekombination pågår hela tiden i solljuset inställer sig en jämvikt mellan de två processerna på vissa höjder. Dessa områden kallas regioner (ibland "skikt").
För kortvågsområdet är tre regioner i jonosfären särskilt viktiga: D-, E- och F-regionen, som visas i figurerna [ref:e_wellenausbreitung_refraktion] och [ref:e_schichten_jahreszeiten]. Du behöver ha en grundläggande, kvalitativ förståelse av regionerna. Du bör veta att F-regionerna, som är särskilt viktiga för långdistansförbindelser (DX) på kortvåg, ligger på en höjd av ungefär 130 till 450 kilometer. För HAREC behöver du dessutom kunna ange de exakta höjderna för de olika regionerna dag och natt.
[picture:874:e_schichten_jahreszeiten:Regioner beroende av årstid och tid på dygnet]D-regionen
Den lägsta av de tre är D-regionen på ungefär \num{50} till \qty{90}{\kilo\meter} höjd. Här är gastätheten fortfarande så hög att de elektroner som sätts i svängning snabbt kolliderar med andra partiklar. Radiovågen förlorar då energi. D-regionen dämpar alltså vågorna, upp till fullständig utsläckning. Effekten minskar med stigande frekvens och är ovanför cirka \qty{10}{\mega\hertz} inte längre betydande.
När ingen solstrålning kommer efter solnedgången rekombinerar elektronerna direkt och D-regionen försvinner i praktiken. Därför är de lägre kortvågsbanden, till exempel \qty{80}{\meter} och \qty{160}{\meter}, (liksom lång- och mellanvågen) i stort sett tomma på dagtid, för då kan radiovågorna bara breda ut sig som markvåg, eftersom rymdvågen i princip sväljs av D-regionen.
E-regionen
På \num{90} till \qty{130}{\kilo\meter} höjd följer E-regionen. Under normala förhållanden bryter den snett infallande radiovågor upp till ungefär \qty{10}{\mega\hertz}, och med ett hopp kan något mer än \qty{2000}{\kilo\meter} överbryggas. Även E-regionen försvinner inom några minuter efter solnedgången.
I denna region förekommer i tempererade breddgrader, framför allt under sommarmånaderna, ett särskilt fenomen, sporadiskt E-skikt (kort Es). Det består av oftast småskaliga, kraftigt joniserade områden och kan bryta radiovågor med mycket högre frekvens, ända upp till $\qty{2}{\meter}$-bandet.
[picture:733:e_sporadic_e:Refraktion (brytning) av radiovågor i starkt joniserade områden i E-skiktet]F-regionen
Ovanför finns slutligen F-regionen, som på dagtid delar upp sig i F1 och den ovanförliggande F2-regionen. Den senare kan sträcka sig upp till \qty{450}{\kilo\meter} höjd och är viktigast för kortvågsutbredningen. Dels gör den större höjden att avstånd på upp till \qty{4000}{\kilo\meter} kan överbryggas med ett hopp. Dels gör den låga gastätheten på dessa höjder att det tar mycket lång tid innan fria elektroner hittar en jon att rekombinera med. Därför finns det alltid tillräckligt många fria elektroner för att bryta kortvågor. Antalet, och därmed tätheten, minskar dock när solinstrålningen avtar, och därmed också den högsta frekvens som ännu bryts tillbaka. Därför stänger de övre banden först.
När E-regionen inte finns kvar på natten går all långdistanstrafik via F-regionen.
För jonisering behövs strålning i det extrema ultravioletta området och röntgenområdet. Intensiteten hos den strålning som solen alstrar följer flera cykler. Den viktigaste – som vi redan har lärt oss – är den ungefär elvaåriga solcykeln (se figur [ref:e_ionosphaere_sonnenflecken]).
[picture:729:e_ionosphaere_sonnenflecken:Antalet solfläckar, som varierar över den elvaåriga solcykeln]Under aktivitetsmaximum når solaktiviteten en särskilt hög nivå och ger kraftig jonisering av F-regionen. Då kan alla övre kortvågsband och ibland till och med $\qty{6}{\meter}$-bandet användas för DX-förbindelser, medan frekvensbanden ovanför $\qty{20}{\meter}$-bandet (till exempel \qty{10}{\meter}) under aktivitetsminimum oftast inte går att använda.