Sammlungen

Aurorale Funkausbreitung

Aurorale Funkausbreitung

Der Anblick einer Aurora am Himmel bei Nacht kann beeindruckend sein und die Form von wunderschön gefärbten Lichtern annehmen, die den Himmel anmutig verändern. Die Farben sind normalerweise Grün und Rot, obwohl gelegentlich bläuliche Farbtöne zu sehen sind. Für viele Menschen ist eine Aurora ein wunderschöner Anblick, aber auch ein Hinweis auf Aktivität am Himmel, die auch zu dramatischen Veränderungen der Funkausbreitung führen kann. Für Funkamateure könnte dies eine Leistungsminderung in den HF-Amateurfunkbändern bedeuten, während dies bei UKW die Möglichkeit für eine einzigartige Form der Funkausbreitung bieten kann.

Damit Funkschinken diese Funkphänomene optimal nutzen können, ist es hilfreich, die Gründe für ihr Auftreten und die Mechanismen der Ausbreitung der Funksignale unter diesen Bedingungen zu verstehen. Dazu muss man zuerst auf die Sonne schauen.

Die Sonne und ihre Auswirkungen auf die Funkausbreitung

Die Sonne erzeugt eine enorme Menge an Energie, von der einige Licht und Wärme für uns hier auf der Erde liefern. Es erzeugt auch ultraviolettes Licht und Röntgenstrahlen, die sich auf die Funkausbreitung auswirken. Infolgedessen wird die Ionosphäre in der oberen Atmosphäre gebildet, wodurch Funkwellen reflektiert oder korrekter zur Erde zurückgebrochen werden können, wodurch eine globale Funkkommunikation auf den HF- oder Kurzwellenbändern ermöglicht wird.

Die von der Sonne ausgehenden Energieniveaus sind nicht immer konstant. Dies beeinflusst wiederum den Zustand der Ionosphäre, was wiederum die HF-Funkausbreitung beeinflusst. Die Überwachung der Sonnenenergie kann einen guten Hinweis auf den Zustand der Kurzwellenfunkkommunikation geben, und dies kann von den Benutzern der HF-Funkbänder verwendet werden, einschließlich Funkamateuren, Kurzwellensendern und kommerziellen Benutzern.

Manchmal gibt es große Störungen auf der Sonne, die erhebliche Auswirkungen auf die Funkausbreitungsbedingungen haben können. Sonneneruptionen und andere Formen der Störung, die als koronale Massenauswürfe bekannt sind, können den Zustand der Ionosphäre vollständig verändern und zu auroraler Aktivität führen.

Von den beiden Arten von Störungen wird nun angenommen, dass die CMEs die Hauptursache für Auroren sind. Diese CMEs bestehen aus gigantischen Eruptionen auf der Oberfläche der Sonne, die große Mengen an Material in den Weltraum werfen. Gleichzeitig steigt die emittierte Strahlung enorm an.

Unter normalen Bedingungen emittiert die Sonne Materie und diese bildet den sogenannten Sonnenwind. Wenn CMEs auftreten, nimmt der Sonnenwind erheblich zu und dies wirkt sich auf die Erde aus, wenn sie ankommt.

Einfluss von Sonnenstörungen auf die Funkausbreitung

Die Art und Weise, wie der Sonnenwind mit der Erde interagiert, ist ziemlich kompliziert. Im Wesentlichen wird es normalerweise durch das Erdmagnetfeld abgelenkt, obwohl einige über die Bereiche um den Nord- und Südpol eintreten, in denen das Feld in die Erde eintritt. Dies ist normal und es werden keine übermäßigen Auswirkungen festgestellt.

Wenn eine Sonnenstörung vorliegt und das Niveau des Sonnenwinds zunimmt, treten Änderungen auf. Das offensichtlichste Zeichen ist, dass eine sichtbare Aurora auftritt, die den nördlichen oder südlichen Himmel beleuchtet. Dies liegt daran, dass hochenergetische Partikel entlang der magnetischen Kraftlinien, die an den Polen in die Erde eintreten, in die Erdatmosphäre eintreten. Während der Reise kollidieren sie mit Molekülen in der Atmosphäre und setzen positive Ionen und negative Elektronen frei. Wenn dies auftritt, wird eine kleine Menge Licht erzeugt, die das Nord- und Südlicht verursacht.

Die Zunahme des Sonnenwinds aufgrund der Störung hat einen erheblichen Einfluss auf die Funkausbreitung, und dies ist natürlich für Funkamateure von großem Interesse. Es zeigt sich, dass die Partikel mit geringer Wirkung durch die äußeren Teile der Ionosphäre gelangen. Mit abnehmender Höhe erreichen sie jedoch die E-Schicht. Hier beginnen sie mit den Gasmolekülen zu kollidieren, was den Ionisationsgrad in diesen Bereichen in sehr hohem Maße erhöht. Dies hat zur Folge, dass die Ionisation Signale mit viel höheren Frequenzen als normal reflektiert. Kommunikationen können bis weit in den UKW-Teil des Spektrums hinein hergestellt werden, und manchmal wurden Reflexionen bei Frequenzen bis zu etwa 1000 MHz festgestellt. Diese Top-Zahl ist etwas außergewöhnlich, obwohl das normale Maximum für Amateurfunkkommunikation bei 430 MHz liegt.

Unglücklicherweise für HF-Amateurfunkbegeisterte wandern viele der Plasmapartikel nach unten in die D-Schicht, wo wiederum der Ionisationsgrad stark erhöht wird. Hier dient der erhöhte Ionisationsgrad dazu, Radiowellen mit viel höheren Frequenzen zu absorbieren, als dies normalerweise der Fall wäre. Auf diese Weise kann ein Großteil der HF-Bandkommunikation verdunkelt werden.

Es zeigt sich, dass im Verlauf eines normalen Auroralereignisses zuerst die Polarregionen betroffen sind und aus diesem Grund die Absorption häufig als Polar Cap Absorption (PCA) bezeichnet wird. Normalerweise ist die Absorption der Polkappe auf Breiten von mehr als 60 beschränkt, obwohl sich diese bei einigen größeren Ereignissen weiter in Richtung Äquator erstreckt.

Fortschritt eines Auroralereignisses

Obwohl verschiedene Ereignisse von einem zum nächsten sehr unterschiedlich sein werden, werden sie viele Ähnlichkeiten aufweisen. Oft beginnt die Veranstaltung mit einer Reihe kleiner Fackeln. Diese bewirken einen Anstieg der Sonnenstrahlung und dies führt zu einer Verbesserung der Funkbedingungen im HF-Band. Damit verbunden steigt auch das Sonnengeräusch.

Diese kleinen Fackeln sind nur ein Vorläufer der Sonnenstörung, die eine plötzliche ionosphärische Störung oder SID verursacht. Zu diesem Zeitpunkt schließen sich die HF-Bänder für kurze Zeit für die ionosphärische Funkkommunikation. Sie erholen sich jedoch bald, da der Sonnenfluss zunimmt. Ungefähr 20 bis 30 Stunden nach der Sonnenaktivität trifft die Sonnenwindschockwelle auf die Erde und verursacht einen magnetischen Sturm. Die Funkkommunikation auf den HF-Bändern schlägt fehl und das vollständige Auroralereignis beginnt. Zu diesem Zeitpunkt wird die UKW-Funkausbreitung verbessert und Kontakte können über Entfernungen von mehreren hundert Kilometern hergestellt werden. Nachdem sie einen Höhepunkt erreicht haben, endet die Aurora und die HF-Bänder erholen sich langsam, wobei die niedrigen Frequenzen zuerst verwendbar werden.

Schau das Video: Das Verhalten von Funkwellen in der Ionosphäre (November 2020).