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Sonneneruptionen und Störungen für die Funkausbreitung

Sonneneruptionen und Störungen für die Funkausbreitung

Wenn sich elektromagnetische Wellen und in diesem Fall Funksignale ausbreiten, interagieren sie mit Objekten und den Medien, in denen sie sich fortbewegen. Dabei können die Funksignale reflektiert, gebrochen oder gebeugt werden. Diese Wechselwirkungen bewirken, dass die Funksignale ihre Richtung ändern und Bereiche erreichen, die nicht möglich wären, wenn die Funksignale in einer direkten Linie übertragen würden.

Der Zustand der Sonne hat einen großen Einfluss auf die Ausbreitung des ionosphärischen Radios. Dementsprechend betrifft es eine Vielzahl von Formen der HF-Funkkommunikation, einschließlich Zweiwege-Funkkommunikation, See-Mobilfunkkommunikation, allgemeine Mobilfunkkommunikation unter Verwendung der HF-Bänder, Punkt-zu-Punkt-Funkkommunikation, Rundfunk und Amateurfunkkommunikation.

Da die Sonne die Strahlung liefert, die den Zustand der Ionosphäre und damit die HF-Funkausbreitung bestimmt, sind Fackeln oder andere Störungen von großer Bedeutung. Unter bestimmten Umständen können diese die Funkkommunikation und die HF-Funkausbreitungsbedingungen verbessern. Unter anderen Umständen können sie die Funkkommunikation auf den HF-Bändern stören und gleichzeitig einige Funkausbreitungsbedingungen bereitstellen, die von Funkamateuren bei UKW verwendet werden können.

Es gibt eine Reihe von Arten von Störungen, die für die Funkkommunikation von besonderem Interesse sind. Fackeln sind eine der offensichtlichsten. Neben Sonneneruptionen treten jedoch auch andere Störungen auf. Eine davon ist der koronale Massenauswurf, und es gibt auch koronale Löcher.


Sonneneruptionen

Sonneneruptionen sind enorme Explosionen, die auf der Oberfläche der Sonne auftreten. Sie führen zur Emission kolossaler Energiemengen. Darüber hinaus stoßen die größeren Sonneneruptionen auch große Mengen an Material aus, hauptsächlich in Form von Protonen.

Fackeln brechen in nur wenigen Minuten ohne Vorwarnung aus. Wenn sie auftreten, wird das Material auf Millionen Grad Celsius erhitzt und verlässt die Sonnenoberfläche in einem riesigen Bogen, der einige Zeit später zurückkehrt. Die Fackeln treten normalerweise in der Nähe von Sonnenflecken auf, häufig entlang der Trennlinie zwischen ihnen, wo entgegengesetzt gerichtete Magnetkräfte auftreten.

Es sind die Magnetfelder, die für die Sonneneruptionen verantwortlich zu sein scheinen. Wenn das Magnetfeld zwischen den Sonnenflecken verdreht und geschert wird, können sich die Magnetfeldlinien kreuzen und sich mit enormer explosiver Energie wieder verbinden. Wenn dies auftritt, findet ein Ausbruch von Gasen durch die Sonnenoberfläche statt, der sich mehrere Zehntausend Meilen von der Sonnenoberfläche entfernt erstreckt und den magnetischen Kraftlinien folgt, um eine Sonneneruption zu bilden. Die Gase aus der Sonne beginnen zu steigen und der Bereich wird noch stärker erwärmt, wodurch das Niveau der sichtbaren Strahlung und anderer Strahlungsformen zunimmt.

Während der ersten Stufen der Sonneneruption werden Hochgeschwindigkeitsprotonen ausgestoßen. Diese bewegen sich mit rund einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit. Dann, ungefähr fünf Minuten nach Beginn der Sonneneruption, folgen Partikel mit niedrigerer Energie. Dieses Material folgt dem Bogen der magnetischen Kraftlinien und kehrt zur Sonne zurück, obwohl ein Teil des Materials insbesondere während der größeren Fackeln in den Weltraum ausgestoßen wird.

Wirkung von Sonneneruptionen: Bei den meisten Sonneneruptionen ist der Haupteffekt auf der Erde eine Erhöhung der Sonneneinstrahlung. Diese Strahlung deckt das gesamte elektromagnetische Spektrum ab und Elemente wie Ultraviolett, Röntgenstrahlen und dergleichen beeinflussen den Ionisationsgrad in der Ionosphäre und wirken sich daher auf die Funkkommunikation über die Ionosphäre aus. Oft wird eine Verbesserung der ionosphärischen HF-Ausbreitung festgestellt, da die höheren Schichten der Ionosphäre einen erhöhten Ionisationsgrad aufweisen. Wenn jedoch der Ionisationsgrad in den unteren Ebenen zu steigen beginnt, kann dies zu einer höheren Dämpfung der Funkkommunikationssignale führen und es können schlechte Bedingungen auftreten. Zusätzlich kann ein Anstieg des Hintergrundrauschpegels bei UKW leicht erkannt werden.

Fackeln dauern in der Regel nur etwa eine Stunde. Danach normalisiert sich die Sonnenoberfläche wieder, obwohl einige Post-Flare-Schleifen noch einige Zeit bestehen bleiben. Die Fackeln beeinflussen die Funkausbreitung und die Funkkommunikation auf der Erde, und die Auswirkungen können einige Zeit später bemerkt werden.

Sonneneruptionsklassifikationen: Fackeln werden nach ihrer Intensität bei Röntgenwellenlängen klassifiziert, d. H. Wellenlängen zwischen 1 und 8 Angström. Die Röntgenintensität der Sonne wird von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) mithilfe von Detektoren auf einigen ihrer Satelliten kontinuierlich überwacht. Mit diesen Daten ist es möglich, die Fackeln zu klassifizieren. Die größten Fackeln werden als Fackeln der X-Klasse bezeichnet. M-Klasse-Fackeln sind kleiner und haben ein Zehntel der Röntgenintensität der X-Klasse. Fackeln der C-Klasse haben dann ein Zehntel der Intensität der Fackeln der M-Klasse.

Es wurde festgestellt, dass das Auftreten dieser Fackeln gut mit dem Sonnenfleckenzyklus korreliert und an Zahl zum Höhepunkt des Sonnenfleckenzyklus hin zunimmt.

CMEs

Koronale Massenauswürfe (CMEs) sind eine weitere Form der Störung, die die Funkkommunikation beeinträchtigen kann. Obwohl CMEs in vielerlei Hinsicht viel größer als Fackeln sind, wurden sie erst entdeckt, als das Raumschiff die Sonne vom Weltraum aus beobachten konnte. Der Grund dafür ist, dass koronale Massenauswürfe, CMEs, nur durch Betrachten der Korona der Sonne betrachtet werden können und bis zum Weltraumzeitalter dies nur während einer Sonnenfinsternis erreicht werden konnte. Da Finsternisse sehr selten auftreten und nur wenige Minuten dauern. Mit einem Raumschiff konnte die Korona beim Betrachten durch einen Koronagraph gesehen werden, ein spezielles Teleskop mit einer sogenannten okkulten Scheibe, die es ihm ermöglicht, den Hauptbereich der Sonne auszuschneiden und nur die Korona zu betrachten. Dadurch konnte die Korona angezeigt werden.

Obwohl bodengestützte Koronagraphen verfügbar sind, können sie nur den sehr hellen innersten Bereich der Korona betrachten. Weltraumgestützte Tiere können eine sehr viel bessere Sicht auf die Korona erhalten, die sich über sehr große Entfernungen von der Sonne erstreckt, und auf diese Weise viel mehr von der Aktivität in dieser Region sehen und somit CMEs betrachten.

Koronale Massenauswürfe, CMEs sind riesige Gasblasen, die mit Magnetfeldlinien eingefädelt sind, und die Blasen werden über einen Zeitraum von mehreren Stunden ausgestoßen. Viele Jahre lang glaubte man, dass Sonneneruptionen für das Ausstoßen der Partikelmassen verantwortlich waren, die zu den auf der Erde auftretenden Auroralstörungen führten. Nun versteht es sich, dass CMEs die Hauptursache sind.

Es versteht sich nun, dass CMEs den stetigen Fluss des Sonnenwinds stören und einen starken Anstieg des Flusses erzeugen. Dies kann zu großen Störungen führen, die die Erde treffen können, wenn sie die Sonne in Richtung der Erde verlassen.

Koronale Massenauswürfe, CMEs, werden häufig mit Eruptionen von Sonneneruptionen in Verbindung gebracht, können aber auch alleine auftreten. Wie bei Sonneneruptionen variiert ihre Frequenz je nach Position im Sonnenfleckenzyklus, wobei sie um das Sonnenfleckenmaximum herum ihren Höhepunkt erreicht und um das Minimum herum abfällt. Bei Sonnenminimum kann es ungefähr eine pro Woche geben, während auf dem Höhepunkt zwei oder drei pro Tag beobachtet werden können. Glücklicherweise beeinflussen sie nicht alle die Erde. Material wird in einer allgemeinen Richtung von der Sonne weggeworfen und wirkt sich nur dann auf die Erde aus, wenn es sich auf einer sich kreuzenden Flugbahn befindet.

CMEs können zu ionosphärischen Stürmen führen. Diese können eine kurzlebige Verbesserung der Ausbreitungsbedingungen der ionosphärischen Funkübertragung bewirken, aber in Kürze kann dies zu einem Stromausfall der Funkkommunikation über die Ionosphäre führen.

Koronale Löcher

Koronale Löcher sind ein weiteres wichtiges Merkmal der Sonnenaktivität. Dies sind Regionen, in denen die Korona dunkel erscheint. Sie wurden erstmals entdeckt, nachdem Röntgenteleskope zum ersten Mal in den Weltraum gebracht wurden. Über der Erdatmosphäre konnten sie die Struktur der Korona über der Sonnenscheibe untersuchen. Koronale Löcher sind mit "offenen" Magnetfeldlinien verbunden und werden häufig, wenn auch nicht ausschließlich, an den Polen der Sonne gefunden. Es ist bekannt, dass der Hochgeschwindigkeits-Sonnenwind von ihnen stammt, und dies hat Auswirkungen auf die Ausbreitungsbedingungen der ionosphärischen Funkübertragung und damit auf die gesamte HF-Funkkommunikation.

Zusammenfassung

Sonnenstörungen sind für viele der wichtigsten Veränderungen in der Ionosphäre verantwortlich. Die Auswirkungen sowohl von CMEs als auch von Sonneneruptionen können die Ausbreitung des ionosphärischen Radios erheblich verändern und sie oft für Stunden oder manchmal Tage stören. Infolgedessen kann die Kenntnis des Zeitpunkts und ihrer Größe bei der Vorhersage der ionosphärischen Funkbedingungen hilfreich sein.

Schau das Video: Übernatürliche, riesige Sonneneruption - deutliches Zeichen der Endzeit (November 2020).