Terjedési előrejelzések
Szabó "Laci" László, HAØHW
ha0hw@pannondxc.hu
A legfrissebb adatokért frissítsd az oldalt!
Valószínűleg mindenki hallott már a naptevékenység 11-éves ciklusáról.
1749-től álnak rendelkezésünkre pontos csillagászati megfigyeléseken alapuló, írásos adatok, melyek bizonyítják ezt a rendszeres (de nem pontosan ismétlődő!) változást. Jelenleg a 23. nap(folt)-ciklusban vagyunk. Előrejelzések szerint tavaly kellett volna tetőznie, amit a mérések is igazoltak, ám pár hónapos napfoltszám csökkenés után ismét szaporodni kezdtek a napfoltok. Úgy néz ki, hogy a 23. ciklus 2 púpú maximumot mutat. A nap(folt)-ciklus elnevezés abból adódik, hogy kezdetekben (csillagászati megfigyelések alapján) az aktív napfoltok számát rögzítették, míg a XX. században kiegészültek ezek a megfigyelések rádiótechnikai eszközök alkalmazásával nyert adatokkal is. A 11 éves periódus idő egy átlagos szám. Az eddig mért legnagyobb ciklus idő 17, míg a legkisebb 7 év volt. (Lehet, hogy ebből származik a már az ókori egyiptomiak által is használt "hét szűk esztendő" kifejezés?)
A foltok keletkeznek, majd néhány nap esetleg hét után eltűnnek. Volt már olyan folt is amely több mint 1 évig "maradt életben"! A Nap - némi ingadozással - 27,5 nap alatt fordul meg a saját tengelye körül, ezért tapasztalhatjuk, hogy 27,5 naponként ismétlőd(het)nek a jó, vagy rossz terjedési periódusok. Gyakran előfordul a maximum éveiben, hogy 27-28 nap múlva is életben maradnak a foltok és a Nap újra felénk forduló oldaláról hatalmas energia bombákat küldenek irányunkba a köröttük található "egyéb napjelenségek". Az elektromágneses sugarak - gamma, röntgen, látható- és láthatatlanfény, rádiófrekvenciás tartományba esők - 8 perc alatt érik el földünket és hoznak létre jelentős változásokat az atmoszférában, annak a számunkra legfontosabb felső rétegében az ionoszférában.
Visszatérve; a napfoltok olyan területek a Napon, melyek akár 1000 C fokkal is alacsonyabb hőmérsékletűek a környezetüknél, ennél fogva sötétebbek, ezért jól láthatók. Mivel a foltok alacsonyabb hőmérsékletűek, hosszabb hullámú sugárzás indul belőlük, így kevésbé ionizálják az ionoszféránkat, tehát a foltok önmagukban nem befolyásolhatják - jelentősen - a földi rádióhullámok terjedését. A foltok rendszerint párosával jelennek meg, a páros tagjai eltérő mágneses polaritásúak. A foltok csoportokba rendeződnek, de vannak magányos párosok is. A napfolt minimum évei utáni felemelkedő ág első foltjai ellentétes polaritásúak lesznek, mint az előző ciklus foltjai voltak. Tehát nem a Nap (É-D) polaritása fordul meg az elkövetkezendő néhány évben, ahogy azt néhány újságban olvashattuk, "csak" az új ciklusban majdan keletkező foltok mágneses polaritása fordul meg.
Tehát a napfoltok száma, ami egy mértékegység nélküli mérőszám, önmagában nem befolyásolja
a rádióhullámok terjedését, de annál inkább a megjelenésükhöz szorosan kapcsolódó egyéb
jelenségek!
Ilyenek pl. a napfáklyák, vagy a flokkuluszok, vagy például a környezetüknél 15-20.000 C fokkal
magasabb hőmérsékletű flérek. Hatásukra jelentősen nő az ultraviola- és a röntgensugárzás.
A flérek egyúttal a Nap azon képződményeinek csoportjába (is) tartoznak, melyek anyagi sugárzást
is kibocsátanak. (protonok, elektronok)
A "napszél"-el másodpercenként 1 millió tonna atomi és szubatomi részecske hagyja el a napot,
melyek 24-36 óra alatt érik el a Földet. A Föld közelébe érve ezeket az elemi részecskéket a
Föld (saját) mágneses erőtere csapdába ejti és a sarkok felé irányítja, megvédve a Föld
élővilágát, és egyúttal egy misztikus fényjelenség, az Északi Sark felett "Auroral Borealis"
Északi fény, míg a Déli Sark felett "Auroal Australis" Déli fény keletkezik. Erős napkitörések
alkalmával nagyobb kiterjedésűvé válnak ezek a fények. Volt már rá példa, hogy Magyarországról
is látható volt ez a természeti jelenség. (8-as, 9-es "Kp" értéknél, erről majd később!)
A Napból érkező hatalmas mennyiségű energia megváltoztatja a Föld ionoszféráját, mely
elsődlegesen befolyásolja a rádióhullámok (távolsági) terjedését. Az ionoszféra nagyrészt
elektromosan töltött részecskékből, ionokból és elektronokból áll. A semleges gázmolekulákból
ionizáció révén jönnek létre, majd hosszabb-rövidebb idő után újra egyesülve, rekombinálódva
ismét semleges molekulákká alakulnak, majd kezdődik minden elölről. Az ionoszférát 3 nagyobb
rétegre osztják fel, elhelyezkedésük magasságától és a bennük lévő ion koncentráció fokától
függően. Az alacsonyabban elhelyezkedő D és E réteg elnyeli a rádióhullámokat, míg a magasabban
található F (F1 nappali, F2 éjszakai) visszaverő felületként működik. Néha az E réteg is működhet
rövid ideig visszaverő felületként, az így létrejött terjedési jelenséget hívjuk "Sporadic-E"
terjedésnek, melyet főleg 2 méteren, de néha még 28 MHz-en is észlelhetünk.
A Föld közelébe érkező energia "lövedékek" hatással vannak a magnetoszférára, aktív
naptevékenység esetén napokra megzavarva a föld mágneses mezejét. Az ilyen energia viharok
a sarkokhoz közeli szélességi körök felett nagy áramokat hoznak létre a magnetoszférában,
így saját mágneses erőterek jönnek létre, melyek rendkívül nagy feszültségeket indukálhatnak
az ezeken a területeken kiépített elektromos, távközlési vezetékekben, de még a földbe
fektetett - nagy hosszúságú! - gáz- és olajcső vezetékekben is. (Az elmúlt években többször
is olvashattunk ilyen híreket Alaszkából, vagy Kanada északi tartományaiból címezve.)
Erős naptevékenység idején, mágneses viharok idején un. ionoszféra viharok jönnek létre,
melyek jelentős befolyással vannak a rádióhullámok terjedésére. Leginkább az F réteg visszaverő
tulajdonsága változik meg, ezért gyengébb és zajosabb jelekre számíthatunk ilyen esetben,
sőt átmenetileg teljesen meg is szűnhet a "terjedés".
Másrészt RH operátorok tapasztalatból is tudják, hogy nagyobb naptevékenység jobb távolsági
terjedést eredményez. Ez csak a 14 MHz feletti sávokra igaz. Magas napfoltszám esetén gyakran
kerül 50 MHz felé a használható legmagasabb frekvencia, a MUF. Mágneses viharok idején alakul
ki az "AURORA" terjedés, melynek az URH-sok örülhetnek, mivel nagyméretű, jó hatásfokú
visszaverő felület alakul ki a sarkoktól délebbre (északabbra a Déli sarok esetében!) a
jelentősen ionizált E rétegről. Néha még 28 MHz-en is kihasználható az AURORA jelenség,
míg ilyenkor az alacsonyabb frekvenciákon még a nagy RH műsorszórókat sem lehet hallani!
Mint már írtam, az előző századokban a nap-aktivitást a Föld felé néző oldalán látható aktív
napfoltok számlálásával "mérték". Napjainkban két fontos mérőszámot alkalmaznak a tudósok:
a napfoltszámot és a "solar flux", nap-fluxus méréssel megállapított értékét.
A jelenleg használatos "International Sunspot Number,ISN" egy összetettebb szám, mely értéke
függ a tényleges napfoltszámtól, a foltok méretétől, egyes napfolt csoporton belüli folt számtól is.
Az ISN értéke közel nulla - napfolt minimum években - és akár 200 feletti érték is lehet -
napfolt maximumos években. A napfolt-relatívszámokat R (vagy W) betűvel jelölik.
A nap-fluxus értékét 2800 MHz-en (10,7 cm-es hullámhossz) működő rádióvevővel mérik.
Az értéke 60 és 300 között változhat, jele I (vagy F).
Terjedés előrejelzések készítése során mindkét értéket alkalmazzák annak ellenére, hogy nincs
konkrét matematikai kapcsolat közöttük. Mégis létezik egy megfelelően pontos (max. 10%-os hibával!)
átszámítási módszer, ha 1 év, 12 hónap átlagait vetjük össze. E szerint kijelenthető, hogy I-100-as
solar-flux érték kb. R-48-as SSN-nek, míg R-200-as SSN kb. I- 242-es nap-fluxus értéknek felel meg.
(Fluxus=63.75 + 0,728 R + 0,00089 R2)
Ionoszféra viharok, és földmágneses rendellenességek, vagyis terjedési előrejelzésekre használhatók
a WWV jeladók által sugárzott, vagy az interneten számtalan forrásból beszerezhető I, R, értékek,
valamint az "A" és "K" indexek. Az utóbbi kettővel jellemezhető a Föld mágneses mezejének aktivitása.
Egyik legkomplexebb információt nyújtó site az amerikai NOAA, National Oceanic and Atmospheric
Administration, National Geophysical Data Center, "Space Weather Now" nevű:
http://www.sec.noaa.gov/SWN/.
Szintén jól hasznosítható a
www.spaceweather.com, vagy a norvégiai
http://www.dxlc.com/solar/indices.html helyek valamelyike.
A DK0WCY 10.144 MHz-en folyamatosan - lassú morzejelekkel - sugározza a számunkra talán
legmegfelelőbb, Kiel-ben mért értékeket, valamint AURORA figyelmeztetést.
A "K"-index egy kvázi logaritmikus szám. Magnetométerrel végzett 3 óránkénti, 3 órás
(0-3, 3-6, 6-9 stb. órák közötti ) mérések értékei, összehasonlítva a mérési hely mágneses
erőterében észlelt legnagyobb változás vízszintes komponensével, adja ki az aktuális
mérőszámot. (A legnagyobb pozitív és legnagyobb negatív irányú kilengést együttesen figyelembe
véve.)
Mérőhelyek számos helyen találhatók a Föld különböző pontjain. Minden mérőhely a földrajzi
helyzetének megfelelően egyedileg korrigálja az általa kiadott indexet. Pl. a legismertebb
mérőhely az U.S.A.-ban, a kolorádói Boulderben van. Az általuk 3 óránként meghatározott "K"
indexet "Boulder K"-nak hívják.
A "K" indexek értéke 0 és 9 között lehet.
A hivatalos, az egész bolygóra vonatkoztatott "Kp" (Kplanetari) indexet a földgolyó számos
helyén található mérőállomások által szolgáltatott egyedi "K" értékek súlyozott figyelembe
vételével számolják ki.
Mivel a mindenkori utolsó "K" index tartalmazza a legfrissebb (max 3 órás!), a pillanatnyi
naptevékenységre utaló adatokat, ennek változása, a változás tendenciája és sebessége a
legfontosabb információ számunkra, melyből meghatározható a jelenlegi és a közeljövőben
várható terjedés.
Az "A" indexet úgy hozzák létre, hogy előbb a kvázi logaritmikus "K" értékekből egy lineáris
számsort képeznek az alábbi azonosság szerint:
| K | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| a | 0 | 3 | 7 | 15 | 27 | 48 | 80 | 140 | 240 | 400 |
majd az így átkonvertált, 3 óránként mért, az utolsó 8 mérés (3x8=24 óra) "K" értékeinek megfelelő "a" értékek számtani átlagát veszik.
Például, ha a 8 utolsó mérés "K" értékei sorra 3,4,6,5,3,2,2,1 voltak, a szükséges "linearizálás" után az "A" értéke a következő lesz:
A = (15 + 27 + 80 + 48 + 15 + 7 + 7 + 3)/8 = 25.25
Ezt hívják "daily", napi "A"indexnek. Ez által egy hosszabb időszak vizsgálatával kiszűrhetők a rövid idejű kilengések, és biztosabban felismerhető a változás tendenciája. Minden esetre az "A" index inkább azt mutatja meg, hogy mi történt az elmúlt 24 órában a Föld mágneses mezejében.
A különböző mérőállomások adatait Németországban, a göttingeni Geofizikai Intézetben gyűjtik össze, és itt számolják át azokat az ún. "planetary A, planetary K" indexekké. (Föld-átlag értékek)
A rádióamatőr munka "tervezéséhez" legfontosabb a mindenkori aktuális (3 óránál nem régebbi), lehetőleg a hozzánk legközelebbi mérőállomás által mért "K" index ismerete. Komoly változásra akkor kell gondolnunk, ha értéke eléri, vagy meghaladja a 4-es, 5-ös szintet. Ha emelkedő tendenciát mutat, az rosszat jelent számunkra, különösen azok számára akik a 30. szélességi körnél északabbra (vagy délebbre, a déli félteke esetén!), vagyis a sarkokhoz közelebb élnek! Ez azt jelenti, hogy az F2 visszaverő réteg jelentősen megváltozott. Előző napon még az "egész világ" hallható volt, mondjuk 10 méteren, most meg "üres" a sáv.
Egy kis segítség a "Kp" index értelmezéséhez:
| Kp index | földmágneses állapot |
átlagos előfordulás 11 éves periódusonként |
hatása a rádiófrekvenciás kommunikációra |
| 9 | különösen erős vihar | 4 napon |
RH terjedés megszűnik, URH-n AURORA |
| 8 | nagyon viharos | 60 napon |
szórványos RH, URH-n AURORA |
| 7 | erős vihar | 130 napon |
szórványos RH, URH-n AURORA |
| 6 | közepes vihar | 360 napon |
felső RH sávokon lehet, kevés URH AURORA |
| 5 | kissé viharos | 900 napon | néha URH AURÓRA lehetséges |
| 4 | aktivizált | > 1.000 napon |
általános, nincs hatással az RH terjedésre |
| 3 | aktivizált | > 10.000 napon |
általános, nincs hatással az RH terjedésre |
| 2 | mozgásban | > 10.000 napon |
általános, nincs hatással az RH terjedésre |
| 1 | nyugalomban | > 10.000 napon |
általános, nincs hatással az RH terjedésre |
| 0 | nyugalomban | > 10.000 napon |
általános, nincs hatással az RH terjedésre |
Magas "A" és/vagy "K" értékeknél, biztosak lehetünk benne, hogy ionoszféra (és mágneses) vihar van, vagy van kialakulóban. Az RH terjedés rohamosan romlik, a (felső) sávok bezajosodnak, erős jelszint ingadozás tapasztalható és néhány napig nem is várható semmi jó. Ennyi időre van szüksége az ionoszférának és a Föld mágneses mezejének, hogy regenerálódjon.
Magasabb I érték (3 alatti "K", és/vagy 15 alatti "A") nagyon jó terjedést jelent, különösen a felső sávokban. Alacsony I esetén, pl. napfolt minimumos években rövidebb ideig van jó terjedés adott irányban, adott frekvencián, mint magas I-nél, és természetesen alacsonyabb a MUF értéke is.
Magas "A"/"K" értékeknél megnő az ionoszféra elnyelő tulajdonsága (esetleg már a "D" rétegen elveszik a kisugárzott jelünk!), kisebb energiával és szórással verődnek vissza a rádióhullámok, lejjebb kerül a MUF a maximális használható frekvencia értéke, míg a LUF a legalacsonyabb még használható frekvenciáé emelkedik, vagyis beszűkül a kommunikációra -még- használható frekvencia tartomány. Megnő a fading (QSB) és visszhangossá "flutter"-essé válnak a jelek. (Több utas terjedés a szóródás miatt.)
Csak érdekességként: a radar célfelderítéseknél távolsági, magassági és szögbeli hibák valamint auróra interferenciák keletkeznek!
A "terjedés számoló" programok egyidejűleg kérik a fluxus/napfoltszám (I vagy R) és az "A" vagy
"K" index értékeit.
Egy kiváló, ingyenesen használható program W6ELProp, mely letölthető a
http://www.qsl.net/w6elprop helyről.
Egy konkrét adatsor 10.144 MHz-ről:
DK0WCY BEACON ----- DK0WCY BEACON ------ stb.
INFO 02 JUN 18 UTC
KIEL K3
FORECASTS 02 JUN
SUNACT ACTIVE
MAGFIELD QUITE
01 JUN R 192 FLUX 179
BOULDER A5
01 JUN KIEL A5
DK0WCY BEACON ------DK0WCY BEACON------ stb.
6 órával később:
DK0WCY BEACON... stb.
INFO 03 JUN 03 UTC
KIEL K2
FORECASTS 03 JUN
SUNACT ACTIVE
MAGFIELD ACTIVE CONDS EXPECTED
02 JUN R 189 FLUX 175
BOULDER A 17
02 JUN KIEL A 13
DK0WCY BEACON... stb.
A téma rendkívül bonyolult geo- és napfizikai kérdések megválaszolását igényli. Igyekeztem csak a legszükségesebbekre kitérni, leegyszerűsítve írni a kapcsolódó jelenségekről, ezért tűnhet kissé darabosnak az anyag. (Pl. nem volt szó a napkorona kilövellésekről, a CME-kről, melyek nagyon gyorsan és jelentősen hatnak a rádióhullámok földi terjedésére...)
Remélem hasznosítható információkat is találtok benne.
Felhasznált irodalom:
- Rádiótechnika 1969. szept. 339. o., okt. 386. o., Dr. Flórián Endre: A napfoltok és földi hatásaik
- Rádiótechnika 1979-1980-1981-1982 Rövidhullámú rádióösszeköttetések méretezése Szabó István és Dr. Flórián Endre kiváló sorozata
- CQ Magazin 2000. aug., szept., okt.
- CQ Magazin 2002. jún.
- The ARRL Handbook, 1995,
- The ARRL Antenna Book, 1988,
- Karl Rothammel: Antennakönyv, Műszaki Könyvkiadó, Budapest 1975,
- M.P. Doluhanov: Rádióhullámok terjedése, Műszaki Könyvkiadó, Budapest 1978,
- R. Zierl: Rádiózás Technika, Műszaki Könyvkiadó, Budapest 1976,
- http://www.sec.noaa.gov/info/kp-aurora.html Relationship between Kp and the Aurora
Utolsó frissítés: 2003. 07. 02.