UKW? UHF? und DX?
Das sind wohl Slogans, die man nicht alle Tage hört. Hier eine kurze Erklärung:
- VHF: Sehr hohe Frequenz, das Funkspektrum zwischen 30 MHz und 300 MHz, für Funkamateure die 6-Meter-, 4-Meter- und 2-Meter-Bänder,
- UHF: Ultra High Frequency, das Funkspektrum zwischen 300 MHz und 3000 MHz, für Funkamateure die 70-cm-, 23-cm- und 13-cm-Bänder,
- DX: Ist eine Verfälschung des englischen Wortes „distance“, was Distanz bedeutet. In diesem Zusammenhang ist eigentlich große Distanz gemeint.
VHF und UHF DX
Um ein QSO (sprich: Funkkontakt) über eine möglichst große Distanz herzustellen, sind verschiedene Techniken möglich:
- Tropo, abhängig von natürlichen Phänomenen in der Troposphäre
- Sporadic E (=Es), sporadische E-Schicht-Reflexion
- Aurora, Reflexionen von Aurora Borealis
- Meteor Scatter (wird an anderer Stelle behandelt, siehe Links im Menü)
- EME (an anderer Stelle besprochen, siehe Links im Menü)
Troposphäre
Die Troposphäre ist die unterste Schicht der Erdatmosphäre, in der Wetterphänomene stattfinden. In dieser Schicht breiten sich Funkwellen normal aus. Radiowellen breiten sich geradlinig aus, sofern sie nicht reflektiert oder abgelenkt werden. Da die Erde kugelförmig ist, breiten sich Radiowellen per Definition von der Erde weg aus. Der Grad der Reflexion und Ablenkung hängt von der Dichte der Troposphäre ab, also vom Luftdruck, der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit. Wenn der untere Teil der Troposphäre kalte Luft und der obere Teil warme Luft enthält, werden die Funksignale zurück zur Erde gebogen. Ist es umgekehrt (warme Luft unter einer kalten Luftschicht), werden die Signale in den Weltraum abgelenkt.
Bei „normalen“ Wetterbedingungen ist es möglich, Funkkontakte in einer Entfernung von bis zu 100-150 km herzustellen. Bei guten „Tropo-Bedingungen“ (also einer kalten Luftschicht unter einer warmen Luftschicht) ist es möglich, Kontakte aus einer Entfernung von 1500 km herzustellen. Mein persönlicher Distanzrekord liegt bei 1659 km, zu einem bulgarischen Radiosender (LZ2HM, für Kenner in KN12QP). Eine Vorhersage wird auf der Website von William Hepburn geführt, siehe Tropospheric Ducting Forecast. Vorhersage der Troposphärenkanäle
Sporadische E-Schicht-Reflexion
Neben den verschiedenen Schichten (den „...Sphären“) ist die Erdatmosphäre auch in weitere Schichten unterteilt:
- D-Schicht (ca. 60-80 km): tagsüber vorhanden, Ionisierung entspricht dem Sonnenstand
- E-Schicht (ca. 100-130 km): tagsüber vorhanden, Ionisierung entspricht dem Sonnenstand
- Es-low (ca. 100 km): tritt sporadisch im Sommer auf
- F1-Schicht (ca. 200 km): tagsüber vorhanden, verschmilzt nachts mit F2
- F2-Schicht (ca. 250–400 km): sowohl tagsüber als auch nachts vorhanden
Die E-Schicht weist im Sommer eine (sehr) lokal dichte Ionisierung auf, teilweise abhängig von der Sonnenaktivität. Es ist nicht ganz bekannt, wie es entsteht. Die Dauer dieser Nahionisation kann von einigen Minuten bis zu mehreren Stunden variieren und ist praktisch unmöglich vorherzusagen. Der Effekt einer E-Schicht-Reflexion macht sich erstmals bei 10 Metern (28 MHz – 29,7 MHz) bemerkbar, wie bei russischen und italienischen Sendern. Mit einer ständig steigenden MUF (Maximal nutzbare Frequenz) beginnen die Menschen im wahrsten Sinne des Wortes und im übertragenen Sinne, entfernte Fernsehkanäle auf den Kanälen 2 bis 4 anzusehen. Dieses Fernseh- und Radiogerät besteht darin, dass sie nicht an das CAI-Kabelnetz angeschlossen sind. Wenn Sie hier Fremdsprachen hören, ist es an der Zeit, den 2m-Sender einzuschalten und im Bereich von 144.000 MHz bis 144.350 MHz aufmerksam zuzuhören.
Liegt der MUF bei etwa 144 MHz, ist es wichtig, die QSOs so kurz wie möglich zu halten; der Austausch von Rufzeichen, Locator und Report reicht aus.
Am 9. Juli 2007 war auch eine E-Low-Reflexion vorhanden, die es mir ermöglichte, eine Verbindung zu einer Amateurstation im Süden Portugals herzustellen: CT1HZE in IM57NH, eine Entfernung von 2113 km.
Nordlicht (Aurora Borealis)
Jeder kennt das „Nordlicht“ oder „Polarlicht“, auf Lateinisch Aurora Borealis. Das Polarlicht steht im Zusammenhang mit Ausbrüchen (Protuberanzen) auf der Sonne, bei denen große Mengen geladener Teilchen ins Universum geschleudert werden. Das Erdmagnetfeld sorgt dafür, dass der Partikelstrom in der Erdumgebung abgelenkt wird und in der Nähe des Nord- und Südpols mit erhöhter Geschwindigkeit in die Atmosphäre gelangt. Die Teilchen der Sonne enthalten viel Energie, die in den oberen Kilometern der Atmosphäre zur Ionisierung von Sauerstoff- und Stickstoffatomen führt. Durch diese Ionisierung wird eine Farbe freigesetzt, Stickstoff ergibt eine blaue Farbe, Sauerstoff grün (niedriger Druck) und rot (hoher Druck). Wie bei Es (siehe oben) bildet diese Ionisierung einen Radiospiegel, der Kontakte über sehr große Entfernungen ermöglicht. Da sich die Signale recht stark verzerren, wird bei Aurora-Eröffnungen am häufigsten CW (= Morsecode) verwendet. Die berechnete Entfernung ist die Luftlinienentfernung zwischen beiden Radiosendern. In Wirklichkeit ist die vom Funksignal zurückgelegte Distanz um ein Vielfaches größer.
Natürlich kommt dieses Phänomen auch auf der Südhalbkugel der Erde vor, wo es „Südlichter“ oder „Aurora Australis“ genannt wird.
D-Schicht
Die D-Schicht, auch als D-Schicht der Ionosphäre bekannt, ist eine Region in der Erdatmosphäre, die sich in einer Höhe von etwa 60 bis 80 Kilometern über der Erdoberfläche erstreckt. Diese Schicht spielt eine entscheidende Rolle bei der Beeinflussung von Funkwellen und der Kommunikation auf der Erde. In diesem Artikel werden wir uns eingehend mit der D-Schicht befassen, insbesondere mit ihrer Tag-Nacht-Variabilität und wie die Ionisierung in dieser Schicht dem Sonnenstand entspricht.
Die D-Schicht ist Teil der Ionosphäre, einer Region, in der die Atmosphäre aufgrund von Sonnenstrahlung ionisiert wird. Die Ionosphäre besteht aus mehreren Schichten, von denen jede für verschiedene Frequenzen von Funkwellen durchlässig ist. Die D-Schicht ist die niedrigste Schicht der Ionosphäre und befindet sich direkt über der Mesosphäre. Ihr Hauptmerkmal ist die Fähigkeit, tagsüber Elektronen zu produzieren und nachts zu rekombinieren.
Während des Tages wird die D-Schicht durch die intensive Sonnenstrahlung stark ionisiert. Die ultraviolette (UV) Strahlung der Sonne trifft auf die oberen Schichten der Atmosphäre und führt zur Absorption von Photonen durch Gasmoleküle. Dieser Prozess erzeugt freie Elektronen und positive Ionen in der D-Schicht. Die Anzahl der freien Elektronen in dieser Schicht ist direkt proportional zur Intensität der Sonnenstrahlung.
Die Ionisierung in der D-Schicht beeinflusst die Ausbreitung von Funkwellen. Während des Tages können Signale von Bodenstationen durch die D-Schicht hindurch in höhere Schichten der Ionosphäre gelangen und auf diese Weise weite Entfernungen zurücklegen. Dieser Effekt wird als "Skywave-Propagation" bezeichnet und ist für den Langstreckenfunk entscheidend.
In den Nachtstunden nimmt die Ionisierung in der D-Schicht ab, da die Sonneneinstrahlung fehlt. Ohne die Energiequelle der Sonne rekombinieren Elektronen und Ionen in der D-Schicht, und die Anzahl der freien Elektronen nimmt deutlich ab. Dieser Prozess führt dazu, dass Funkwellen, die auf die D-Schicht treffen, größtenteils reflektiert oder absorbiert werden, anstatt in höhere Schichten vorzudringen. Dieses Phänomen begrenzt die Reichweite von Funkkommunikation in den Nachtstunden und wird als "Absorption in der D-Schicht" bezeichnet.
Die D-Schicht spielt auch eine Rolle bei der Erforschung der Sonnenaktivität und ihrer Auswirkungen auf die Erdatmosphäre. Sonneneruptionen und Sonnenfleckenzyklen können die Ionisierung in der D-Schicht beeinflussen und kurzfristige Störungen in der Kommunikation verursachen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die D-Schicht der Ionosphäre eine entscheidende Rolle bei der Beeinflussung von Funkkommunikation spielt, wobei ihre Ionisierung dem Sonnenstand folgt. Die Tag-Nacht-Variabilität der D-Schicht beeinflusst die Ausbreitung von Funkwellen und ist ein wichtiger Faktor für die Planung und Zuverlässigkeit von Kommunikationssystemen, insbesondere auf Langstrecken.
Es-low
Die "Es-low" oder "es-tiefe" ist ein meteorologisches Phänomen, das sich in der Regel sporadisch im Sommer manifestiert und auf eine bestimmte Region mit einem Radius von etwa 100 Kilometern beschränkt ist. Dieses Phänomen ist Gegenstand zahlreicher wissenschaftlicher Untersuchungen, da es einige einzigartige Eigenschaften aufweist, die es von anderen meteorologischen Erscheinungen abheben.
Die Es-low wird oft mit speziellen Wetterbedingungen in Verbindung gebracht, die während der Sommermonate auftreten. Eine grundlegende Voraussetzung für die Bildung dieses Phänomens ist das Vorhandensein von warmen Luftmassen, die auf kühle Luft stoßen. Dieser Temperaturunterschied führt zu einer vertikalen Instabilität in der Atmosphäre, die wiederum die Entwicklung von Tiefdruckgebieten begünstigt.
Ein charakteristisches Merkmal der Es-low ist ihre räumliche Begrenztheit auf etwa 100 Kilometer. Diese regionale Beschränkung unterscheidet sie von anderen meteorologischen Phänomenen, die oft größere Gebiete betreffen können. Die genauen Gründe für diese begrenzte Ausdehnung sind Gegenstand weiterer Forschung, aber es wird angenommen, dass lokale geografische und topografische Merkmale eine Rolle spielen.
Die Auswirkungen der Es-low auf das lokale Wetter können vielfältig sein. In einigen Fällen kann sie zu plötzlichen Temperaturabfällen führen, begleitet von starken Winden und gelegentlichen Niederschlägen. Diese Wetteränderungen können lokalisiert auftreten und innerhalb kurzer Zeiträume große Unterschiede in den Wetterbedingungen hervorrufen.
Meteorologen verwenden verschiedene Instrumente und Techniken, um die Bildung und Entwicklung von Es-low-Systemen zu überwachen und vorherzusagen. Satellitenbilder, Wetterballons und Bodenmessstationen spielen dabei eine wichtige Rolle. Durch die Analyse von Luftdruck, Temperatur und Windgeschwindigkeiten können Wissenschaftler die Entstehung von Tiefdruckgebieten identifizieren und ihre möglichen Auswirkungen auf das lokale Wetter vorhersagen.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Es-low nicht nur Auswirkungen auf das Wetter, sondern auch auf andere Aspekte der Umwelt haben kann. Landwirtschaftliche Praktiken, Wasserversorgung und ökologische Systeme können von den kurzfristigen Wetterveränderungen, die die Es-low mit sich bringt, beeinflusst werden.
Insgesamt bleibt die Es-low ein faszinierendes meteorologisches Phänomen, das weiterhin Gegenstand intensiver Forschung ist. Die Verbindung zwischen lokalen Temperaturunterschieden, vertikaler Instabilität und der Bildung von Tiefdruckgebieten im Sommer wirft viele Fragen auf, die von Wissenschaftlern erforscht werden, um ein umfassenderes Verständnis dieses einzigartigen Wetterphänomens zu erlangen.
F1-Schicht
Die F-Schichten, auch als Ionosphäre bekannt, spielen eine entscheidende Rolle in der Funkkommunikation und haben verschiedene Schichten, darunter die F1-Schicht, die in etwa 200 Kilometern Höhe liegt. Dieser Bereich der Ionosphäre ist tagsüber besonders aktiv und zeigt interessante Phänomene, die sich auf die Ausbreitung von Radiowellen auswirken. Im Laufe dieses Artikels werden wir die F1-Schicht genauer untersuchen, ihre Eigenschaften, ihre Bedeutung für die Kommunikation und wie sie sich während des Tages verhält. Darüber hinaus werden wir auf den nächtlichen Prozess eingehen, bei dem die F1-Schicht mit der F2-Schicht verschmilzt und welche Auswirkungen dies auf die Ionosphäre und die Kommunikation hat.
Die F1-Schicht ist eine Region der Ionosphäre, die sich in einer Höhe von etwa 150 bis 200 Kilometern über der Erde befindet. Tagsüber erfährt diese Schicht intensive Einstrahlung von Sonnenlicht, was zu einer erhöhten Ionisation führt. Ionisation ist der Prozess, bei dem Teilchen in der Atmosphäre durch die Einwirkung von Sonnenenergie in Ionen umgewandelt werden. In der F1-Schicht werden insbesondere Elektronen freigesetzt, was zu einer erhöhten Dichte von freien Elektronen führt.
Die hohe Elektronendichte in der F1-Schicht hat erhebliche Auswirkungen auf die Ausbreitung von Radiowellen. Radiowellen können von der Erde aus zu verschiedenen Zielen wie anderen Kontinenten oder Satelliten gesendet werden. Wenn diese Wellen die Ionosphäre erreichen, durchlaufen sie unterschiedliche Schichten, einschließlich der F1-Schicht. Die hohe Elektronendichte in dieser Schicht führt dazu, dass Radiowellen in einem bestimmten Winkel reflektiert werden, was als Ionosphärenreflexion bekannt ist. Dies ermöglicht es, Signale über große Entfernungen zu übertragen, da sie von der Ionosphäre zurück zur Erde reflektiert werden.
Während der Nacht ändert sich das Verhalten der F1-Schicht aufgrund des Mangels an Sonneneinstrahlung. Ohne die Energiezufuhr der Sonne nimmt die Ionisation ab, und die Elektronendichte in der F1-Schicht verringert sich. Dieser Prozess führt dazu, dass die F1-Schicht mit der darüber liegenden F2-Schicht verschmilzt. Die F2-Schicht befindet sich in einer höheren Höhe als die F1-Schicht, normalerweise zwischen 200 und 300 Kilometern über der Erde.
Die Verschmelzung der F1-Schicht mit der F2-Schicht hat verschiedene Auswirkungen. Zum einen führt sie zu einer Erhöhung der maximalen Frequenz, die von der Ionosphäre reflektiert werden kann. Dies kann die Langstreckenkommunikation in der Nacht verbessern. Auf der anderen Seite kann die F1-Schicht während der Nacht weniger zuverlässig für die Ionosphärenreflexion werden, da sie nicht mehr als eigenständige Schicht existiert.
Insgesamt spielt die F1-Schicht eine entscheidende Rolle in der Ionosphäre und beeinflusst maßgeblich die Ausbreitung von Radiowellen, insbesondere während des Tages. Ihre Veränderungen während der Nacht haben ebenfalls signifikante Auswirkungen auf die Kommunikation über große Entfernungen. Die Forschung in diesem Bereich ist wichtig, um die Funkkommunikation besser zu verstehen und möglicherweise Technologien zu entwickeln, die sich diesen natürlichen Phänomenen anpassen können.
F2-Schicht
Die F2-Schicht, auch als Appleton-Schicht bekannt, ist eine Region in der Ionosphäre, die sich in einer Höhe von etwa 250 bis 400 Kilometern über der Erdoberfläche befindet. Diese Schicht spielt eine entscheidende Rolle in der Funkkommunikation, da sie die Ausbreitung von Radiowellen beeinflusst. In diesem Text werden wir uns sowohl mit den tagsüber als auch den nächtlichen Eigenschaften der F2-Schicht befassen.
Tagsüber erfährt die F2-Schicht aufgrund der Einwirkung von Sonnenstrahlung eine verstärkte Ionisation. Die UV-Strahlung der Sonne ionisiert die Moleküle in dieser Höhe, hauptsächlich Sauerstoff und Stickstoff. Dieser Ionisationsprozess führt zur Bildung von freien Elektronen und positiv geladenen Ionen. In der F2-Schicht überwiegt die Konzentration der freien Elektronen im Vergleich zu den Ionen.
Die hohe Elektronendichte in der F2-Schicht hat einen erheblichen Einfluss auf die Ausbreitung von Radiowellen. Radiowellen können reflektiert werden, wenn sie auf diese ionisierte Schicht treffen. Tagsüber ist die F2-Schicht aufgrund der verstärkten Ionisation besonders gut in der Lage, Radiowellen zu reflektieren. Dieser Effekt ermöglicht es, Radiosignale über große Entfernungen zu übertragen, indem sie von der F2-Schicht zurück zur Erde reflektiert werden.
Nun, während der Nacht nimmt die Ionisation in der F2-Schicht ab, da die Sonneneinstrahlung fehlt. Ohne die UV-Strahlung, die die Ionisation vorantreibt, rekombinieren Elektronen und Ionen, und die Elektronendichte in der F2-Schicht nimmt ab. Dies führt dazu, dass die F2-Schicht in der Nacht weniger effektiv ist, Radiowellen zu reflektieren. Infolgedessen werden Radiosignale in den nächtlichen Stunden weniger stark reflektiert, was zu verminderten Reichweiten in der Funkkommunikation führt.
Es ist wichtig zu beachten, dass die F2-Schicht nicht die einzige Schicht in der Ionosphäre ist, die die Ausbreitung von Radiowellen beeinflusst. Die Ionosphäre besteht aus mehreren Schichten, darunter die D-Schicht, E-Schicht und F1-Schicht. Jede dieser Schichten hat ihre eigenen charakteristischen Eigenschaften und spielt eine Rolle in der Funkkommunikation zu unterschiedlichen Tageszeiten.
Insgesamt ist die F2-Schicht ein faszinierendes Phänomen in der Ionosphäre, das die Möglichkeiten der drahtlosen Kommunikation beeinflusst. Ihre dynamischen Veränderungen im Verlauf eines Tages, insbesondere der Unterschied zwischen Tag und Nacht, verdeutlichen die komplexe Wechselwirkung zwischen Sonnenaktivität und der Atmosphäre der Erde.