Диапазон 160м остается одним из последних бастионов, еще не взятых исследователями прохождения радиоволн
12.10.2016 18:18Для успешной работы с DX важно учитывать несколько моментов.
Первое и, возможно, самое важное - следует дождаться очень спокойной геомагнитной обстановки. Причем в течение какого-то продолжительного времени, и именно над полярными районами. k-индексы, передаваемые станциями WWV/WWVH на 18-й минуте часа, не годятся, так как это индексы для Боулдера, штат Колорадо, а это далеко от аврорального овала. Для наблюдения за геомагнитной обстановкой более подходят результаты измерений со станций, находящихся внутри аврорального овала, например канадских Inuvik, Baker Lake, Cambridge Bay. Таким образом, если на одной из этих станций k-индекс равен 0 в течение по крайней мере 8 часов (это 2-3 k-индекса подряд - прим.пер.), это будет довольно точно свидетельствовать о потенциальной возможности открытия диапазона 160м по высокоширотным трассам. Проведенные исследования показали, что для сокращения аврорального овала требуется не менее 8 часов [7].
Продолжительные периоды нулевых k-индексов более характерны для периода нарастания солнечной активности, что имеет место сегодня (статья написана в 1998 году, максимум 23-го цикла пришелся на 2000-2001 годы - прим.пер.). Менее характерны они для периода спада цикла, когда из-за низкоширотных и трансэкваториальных корональных дыр на Солнце мы находимся почти в непрекращающемся потоке солнечного ветра, возмущающего магнитное поле Земли. Поэтому в течение следующих 2-4 лет мы будем свидетелями довольно большого числа периодов спокойной ионосферы, другими словами, это будет наилучшее время для DX на 160м (следующий такой период будет после 2006 года - года предполагаемого минимума. - прим.пер.).
По непонятным пока причинам, кратковременное улучшение прохождения на 160м часто происходит сразу же после прихода волны геомагнитного возмущения. Возможно это связано с тем, что в эти моменты происходят радикальные изменения в химическом составе и распределении нейтральных частиц в ионосфере. В результате возможно появление провалов электронной концентрации в слое D, следовательно аномально низких уровней поглощения. Такие явления пока не поддаются никаким прогнозам и могут быть обнаружены только с помощью наблюдения за прохождением либо с помощью специальной аппаратуры ионосферного зондирования. Для решения этой важной проблемы требуются дальнейшие исследования влияния солнечного ветра на распределение нейтральных частиц в ионосфере.
Низким значениям электронной концентрации в слое D могут также способствовать стабильно низкие значения плотности потока фонового рентгеновского излучения в диапазоне от 1 до 8 Ангстрем (X-ray flux).
Напротив, высокие значения потока рентгеновского излучения в дневное время увеличивают концентрацию электронов в слое D, что может затягивать процесс рассасывания D-слоя после захода солнца. Другими словами, при повышенном рентгеновском излучении Солнца, даже в отсутствие вспышек, прохождение на 160м может быть хуже обычного по крайней мере в первые часы после захода. На это также влияет распределение нейтральных частиц на высотах D-слоя.
Не стоит недооценивать и такой параметр, как электронная гирочастота. (Заряженная частица движется в магнитном поле вдоль силовой линии, одновременно вращаясь вокруг нее по спирали. Число оборотов в единицу времени и есть гирочастота. - прим.пер.) Поглощение сигнала тем меньше, а трасса тем ближе к расчетной, чем дальше частота сигнала от электронной гирочастоты. Поэтому для работы с DX имеет смысл учитывать распределение гирочастот вдоль предполагаемой трассы. При этом трассы, вдоль которых гирочастота электронов уменьшается, страдают менее, чем трассы, вдоль которых она увеличивается.
На рис.6 показана азимутальная карта распределения электронной гирочастоты с центром в США.
Рис.6
По внешней окружности показаны значения азимутов. Голубые концентрические овалы - это параллели географической широты, красный овал - экватор. Светло-зеленые кривые - значения гирочастоты электронов в кГц с интервалом в 100 кГц. К счастью для радиолюбителей США, гирочастота уменьшается почти во всех направлениях кроме направлений на Канаду, Арктику и Сибирь. Наилучшие направления - Южная Америка и Африка. К сожалению, над территорией США гирочастота почти максимальна, от 1300 до 1600 кГц. Например, над Южной Америкой и Африкой она гораздо меньше, поэтому влияние гирочастоты на прохождение внутри Южной Америки, и даже между Южной Америкой и Африкой гораздо меньше, чем между Северной Америкой и этими регионами.
На сигналы диапазона 160м сильное влияние оказывает спорадический E-слой. Это влияние, минимальное на высокочастотных диапазонах, на 160м происходит в виде повышенного поглощения и рефракции сигнала в нужном или ненужном направлении.
Единственный положительный эффект от спорадического E-слоя на 160м может быть в случае попадания сигнала на Es-облако сверху (то есть при распространении от F-слоя вниз) и последующем отражении обратно к слою F. При таком варианте волноводного распространения увеличивается (в некоторых случаях существенно) расстояние, на которое распространяется сигнал.
Однако, следует иметь в виду, что облака Es иногда могут быть неправильными по форме и неоднородными по структуре, что приводит к отклонению от дуги большого круга при отражении. Кроме того, мы помним, что сигналы диапазона 160м довольно легко подвергаются рассеянию даже при малых уровнях электронной концентранции.
Ионосфера представляет собой химически активную, электрически заряженную среду. Концентрация электронов на нижней границе ионосферы (а также на нижней границе каждого из ее слоев) неравномерна, а имеет пики и спады, которые непрерывно перемещаются по ее поверхности в зависимости от движения нейтральных частиц. Это оказывает влияние на прохождение НЧ диапазонов, так как колебания электронной концентрации вызывают фединги, расхождение (расфокусирование) радиолуча и многолучевое распространение.
Программное обеспечение
За последние несколько лет появилось достаточное число программ для радиолюбителей и профессиональных связистов, которые помогают следить за условиями прохождения на 160м. Одной из лучших программ для анализа радиотрасс является пакет программ PropLab-Pro. Большинство карт и примеров данной статьи были получены с помощью именно этой программы.
Другой хорошей программой является пакет программ SWARM (Solar Warning And Real-time Monitor). Эта программа позволяет в реальном масштабе времени отслеживать почти все, что нужно - от геомагнитных данных и состояния ионосферы до солнечной активности и солнечного ветра. Она особенно полезна при прогнозировании спокойного состояния ионосферы и начала возмущений.
В январе 1998 года спутник ACE (Advanced Composition Explorer) начал передавать результаты измерения параметров солнечного ветра. Спутник находится за пределами земной магнитосферы между Землей и Солнцем на расстоянии примерно 1 млн км от Земли, тем самым стало возможным обнаружить возмущения межпланетного поля примерно за час до того, как они начнут влиять на Землю. Другими словами, при наличии пакета программ SWARM мы имеем возможность предсказывать возмущения геомагнитного поля примерно за час до их фактического наступления. Этого времени достаточно, чтобы подготовиться к кратковременному улучшению прохождения на 160м (или на другом диапазоне), которое происходит вскоре после прихода волны возмущения.
Программа SWARM также выдает звуковое предупреждение, когда уровень геомагнитной активности превысит заранее определенный порог. Например, если SWARM сигнализирует об увеличении k-индекса до 4 и выше, это является сигналом о том, что можно не ждать DX-прохождения на 160м.
Кроме того, программа SWARM получает из интернета текущие значения индексов солнечной активности (solar flux и sunspot number), снимки активных областей Солнца, снимки авроральных зон со спутника POLAR, до 19 различных ежедневных, недельных и месячных отчетов из центров прогноза по всему миру, строит на карте Солнца области солнечных пятен и другие активные области, следит за рентгеновским излучением с целью обнаружения вспышек (в том числе протонных), влияющих на прохождение на полярных трассах, и многое другое.
Пакет программ SWARM для связиста - примерно то же самое, что хороший трансивер.
Дополнительную информацию можно получить на веб-страницах
http://solar.spacew.com/www/swarm.html
http://solar.spacew.com/www/proplab.html
Служба Солнечно-земных Связей (Solar Terrestrial Dispatch, STD): прекрасный источник информации о Солнце и его влиянии на околоземное пространство
Каждого, кто интересуется более глубоким изучением влияния Солнца на ионосферу и прохождение радиоволн в диапазоне 160м, а также более высокочастотных, Служба Солнечно-земных Связей (Solar Terrestrial Dispatch, STD) приглашает посетить веб-сайт по адресу http://solar.spacew.com/. Там он найдет свежие данные о состоянии Солнца и его влиянии на Землю и околоземное пространство, карты максимально применимых частот (МПЧ), критических частот слоя F2, снимки авроры, результаты наблюдений за солнечной активностью и многое другое. Информационное обеспечение предоставляется благодаря любезной помощи канадского университета Летбридж.
Радиолюбительская Система Координированных Наблюдений (Coordinated Amateur Radio Observation System, CAROS)
В настоящее время Solar Terrestrial Dispatch проводит более глубокое изучение прохождения на 160м в надежде, что удастся выделить наиболее влияющие факторы, чтобы затем построить более точную модель прохождения. С этой целью STD просит участия со стороны тех, кто регулярно работает или наблюдает на диапазоне 160м. Хотя сезон 1997-1998 годов близок к концу, мы будем признательны за любые наблюдения за состоянием прохождения на 160м и данные о состоявшихся связях. Кроме того, мы бы хотели получать рапорты и в течение лета, и в сезоне 1998-1999 годов.
В помощь этим, а также другим энтузиастам, работающим на более высокочастотных диапазонах, мы разработали программу CAROS, о которой можно узнать через веб-страничку STD (см. ниже). Мы надеемся, что операторы диапазона 160м, а также и других диапазонов предоставят результаты своих наблюдений. Все сообщения будут архивироваться. Их детальный анализ будет проводиться совместно с ионосферными данными. Мы надеемся с коллективной помощью раскрыть некоторые секреты диапазона 160м. Однако, успех этого проекта зависит от количества полученных достоверных данных. Пожалуйста присылайте ваши наблюдения для программы CAROS по адресу
http://solar.spacew.com/www/subcaros.html
Последние присланные наблюдения находятся по адресу
http://solar.spacew.com/www/caros.html.
Другие источники информации, доступные в интернете
STD предоставляет всем желающим возможность бесплатно получать в виде бюллетеней солнечные и геофизические, включая ионосферные, данные (отчеты, прогнозы, предупреждения). Подписка производится по адресу
http://solar.spacew.com/www/sublists.html.
На веб-сайте STD имеется также страничка, посвященная прохождению на 160м, на которой собраны индикаторы, по которым можно судить о возможности хорошего прохождения. Там есть последние снимки аврорального овала и геомагнитные индексы, измеренные на некоторых арктических станциях. С помощью этих данных оператор может оценить вероятность прохождения на 160м для конкретной трассы. Имейте в виду, что данная страничка экспериментальная, ее авторы не претендуют на высокую степень достоверности прогноза, однако она может служить основой для построения моделей и теорий, а также для оценки существующих моделей прохождения. Её адрес
http://solar.spacew.com/www/topband.html.
STD также предлагает интернет-курс прогнозирования прохождения. Данный курс является наиболее полным из имеющихся в интернете, он включает все вопросы, затронутые в данной статье, а также многие другие, включая прогнозирование корональных выбросов, ионосферных возмущений и других явлений, влияющих на прохождение. Список тем и другие материалы курса можно найти по адресу
http://solar.spacew.com/www/course.html.
Заключение
Диапазон 160м остается одним из последних бастионов, еще не взятых исследователями прохождения радиоволн. Его покорение связано с изучением труднодоступных и малоизученных областей околоземного пространства. Поэтому пока безуспешны наши попытки предсказать прохождение с приемлемой надежностью. Поэтому же пока не поддаются объяснению некоторые случаи аномального прохождения, которые делают диапазон 160м одним из самых интересных и капризных диапазонов, доступных радиолюбителям.
Пусть этот диапазон расположен ниже остальных по частоте, но по перспективности он наверняка не на последнем месте.