Miért közlekednek a rádiójelek az éjszaka előtt, mint a nap folyamán?

2024 Szerző: Sherilyn Boyd | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-10 00:17

Nem minden rádióhullám éjszaka utazik tovább, mint a nap folyamán, de néhány, rövid és közepes hullám, amellyel az AM rádiójelek alá esnek, feltétlenül megadhatja a megfelelő feltételeket. Ennek oka elsősorban az ionoszféra néven ismert atmoszféra rétegével kölcsönhatásban lévő jel, és hogy ez az interakció az éjszakai és a nappali között változik.

Az ionoszféra a felső légkör rétege, amely körülbelül 50-600 mérföld tengerszint feletti magasságban van. Megvan a neve, mert következetesen ionizálja a nap- és a kozmikus sugárzást. A Sun (és más kozmikus forrásokból származó) sugárzás röntgen, ultraibolya és rövidebb hullámhossza nagyon egyszerűen felszabadítja az elektronokat ebben a légrétegben, amikor ezeket a fotonokat a molekulák abszorbeálják. Mivel a molekulák és az atomok sűrűsége meglehetősen alacsony az ionoszférában (különösen a felső rétegekben), ez lehetővé teszi a szabad elektronok létezését ilyen módon rövid ideig, mielőtt végül újraegyesítené. A légkörben alacsonyabb, ahol a molekulák sűrűsége nagyobb, ez a rekombináció sokkal gyorsabb.

Mi köze ennek a rádióhullámokhoz? Beavatkozás nélkül a rádióhullámok egyenes vonalban haladnak a sugárforrásból, végül az ionoszféra elé kerülnek. Ami azután történik, számos tényezőtől függ, melyek közül kiemelkedik a hullámok gyakorisága és a szabad elektronok sűrűsége. AM hullámok esetén, a megfelelő feltételek mellett lényegében a föld és az ionoszféra között ugrálnak tovább, tovább és tovább továbbítják a jelet. Annyira egyértelműen az ionoszféra potenciálisan fontos szerepet játszhat a földi rádiófolyamatban. De az ionoszféra folyamatosan változó természete teszi a dolgokat nagyon érdekesnek. És ehhez kicsit technikaibbá kell válnunk, bár legalább megtakarítjuk a matematikát, és elhanyagoljuk a komplexitást, annak érdekében, hogy ne menjünk teljes tankönyvre.

Mindenesetre az ionoszféra összetétele leginkább drasztikusan változik éjjel, elsősorban azért, mert természetesen a Nap egy kicsit hiányzik. Anélkül, hogy bőséges ionizáló sugarak forrása lenne, az ionoszféra D és E szintjei (jobboldali képében) már nem nagyon ionizáltak, de az F-régió (különösen F2) még mindig meglehetősen ionizált marad. Továbbá, mivel itt az atmoszféra lényegesen kevésbé sűrű, akkor az E és D régiókban több szabad elektron keletkezik (amelynek sűrűsége kulcsfontosságú itt).

Amikor ezek az elektronok erős AM rádióhullámmal találkoznak, potenciálisan oszcillálhatnak a hullám frekvenciáján, és a folyamat során a rádióhullám egy része energiát kap. Ha elég, mint az F-rétegben megtörténhet (amikor az érintett elektronok sűrűsége elegendő az adott jelfrekvenciához viszonyítva), és feltételezve, hogy nem csak rekombinálnak valamilyen ionnal (ami sokkal valószínűbb az E és D rétegek a nap folyamán), ez nagyon hatékonyan visszaszorítja a jelet a Földre, elegendő erővel, hogy felvehesse a rádión.

A körülményektől függően ez a folyamat potenciálisan többször is megismételhető, ha a jel a földre pattog. Így, ezen a skywave-nál, és nem csupán a normál nappali földi hullámnál, az AM rádiójelek akár több ezer mérföldet is el lehet szaporítani.

Természetesen ez komoly problémává válhat, mivel csak egy kicsit több, mint 100 engedélyezett AM rádiófrekvenciát (csak túlzottan zavaró jeleket tartanak fenn), de kb. 5000 AM rádióállomást az Egyesült Államokban egyedül. Mivel éjszaka az ilyen állomásról érkező jelek nagy távolságokat tudnak szállítani, ez csak egy recept az egymásba beavatkozó állomásokra. Ennek eredményeképpen éjszaka az AM állomások az Egyesült Államokban jellemzően csökkentik a teljesítményüket, teljesen elszállítják a levegőt egészen napfelkeltéig, és / vagy esetleg irányított antennák használatára van szükségük, így a saját jelük nem zavarja más ugyanazon a frekvencián. Másrészt az FM-állomásoknak nem kell ezt tenniük, mivel az ionoszféra nem befolyásolja jelentősen a jeleket, amelyeknek oldalra (vagy hátrányára, a látókörétől függően) súlyosan korlátozzák a FM jelek, amelyek a földi hullám terjedésére támaszkodnak.

Bónusz tény: