Laivaston

Radioamatöörit ry

OH1AJ

Radiokeleistä ja niiden indikaattoreista HF:llä, Kelit

Heijastus F2-kerroksesta

HF-etenemisen perusmuoto päivällä

Auringon sähkömageettinen säteily ionisoi kaasuja ionosfäärissä, satojen km korkeudessa. Kerroksia syntyy useita: F2, F1, E ja D. Ionisoitunut kerros heijastaa radioaaltoja HF:llä. Päivällä F2-kerros on näistä merkittävin heijastaja. Se toimii hyvin yläbandeilla [20m-10m] mutta D-kerros estää alabandien (160m-40m) pääsyä vinosti E/F-kerroksiin. Tämä D-kerroksen vaimennus on suurinta 160 metrillä ja pientä enää 40 metrillä.

Ionisaatio taso riippuu auringon aktiivisuudesta, joka vaihtelee. Erityisen merkittävää on auringonpilkkujen vaikutus, jossa on noin 11vuoden syklinen vaihtelu.

Eteneminen yöllä

Yöllä F2 ja F1 kerrokset yhtyvät samalla kun ionisaatiotaso alkaa laskemaan, auringon säteilyn katkettua. D-kerros katoaa nopeasti auringonlaskun jälkeen ja sen haittavaikutus päättyy näin alabandeilla.

Mitä suurempi säteily, sitä suurempi ioniosaatiotaso. Radiokeli riippuu ionisaatiotasosta F-kerroksessa. Paras kelimittari tietysti on itse yhteys. Kuinka kuului. Kelien kuvaamiseen on kehitetty erilasia, mittausasemiin perustuvia indikaattoreita.

MUF, Maximum Usable Frequency on eräs tällainen. Ionisaatiotason kasvaessa heijastava "verkko" tihenee eli se heijastaa yhä korkeampia taajuuksia. MUF:n yläpuoliset taajuudet menevät verkosta kuitenkin läpi ja jatkavat kauas avaruuteen. MUF ilmoitetaan yleensä 3000km yhteysetäisyydelle. Se on laskettu suure. Raaka-aineena on Ionosondi mittaukset. Ionosondilla haetaan taajuutta pyyhkäisemällä, 90 asteen korotuskulmalla, maksimi taajuutta, jolla vielä tulee heijastus takaisin. Tämä foF2-taajuus on lähtökohta trigonometriselle laskennalle MUF-taajuuden selvittämiseksi. Ionosondi asemia on pari tusinaa eri puolilla maapalloa. Ionosondin mittaustulos, Ionogrammi

Esimerkki Ionosondin mittaustuloksesta. foF2 ylimpänä listassa on se tärkein tulos. MUF on siitä laskettu. Viimeisin havaintotulos Pruhonice:n asemalta Tsekistä.

Solar Flux on epäsuora keli-indikaattori. Kun f0F2 mittaus edellä mittaa jo syntyneen ionisaation vaikutusta, Flux mittaa auringon säteilyn voimakkuutta, joka vasta synnyttää ionisaation. Tosin näillä kahdella on aika hyvä korrelaatio. F-kerros ei synny tasaisena eikä ole edes aina suorassa. Solar Flux mitataan 10.7cm aallonpituudella (2800MHz) muutamalla paikkakunnalla maailmassa. Mittayksikkö on sfu=solar flux unit = 10^-22 wattia neliömetri-herzille. Lukemat auringonpilkku minimin aikaan ovat luokkaa 67 ja maksimin aikana jopa 300, purkausten aikana vielä enemmänkin. Jotta 10m alueella olisi F2-keliä, on lukeman oltava 100 luokkaa. 6m keli vaatii jo luokkaa 200 lukemia. Flux mittauksia tehdään kolmen tunnin välein.

GOES X-RAY FLUX

GOES X-Ray Flux (vuo) on toinen epäsuora keli-indikaattori. Kuten edellinenkin, se mittaa auringon sätelyä mutta röntgen aallonpituudella (0.1-0.8nm). GOES-16 satelliitin mittaukset ovat kiinteällä kaistaleveydellä ja tulokset wattia neliömetrille. Minimin aikana lukemat ovat tasolla 10^-8 W/m^2 mutta voivat nousta purkausten aikana tästä yli 10000 kertaiseksi. Mittaustuloksia saadaan minuutin välein eli lähes reaaliajassa. X-Ray Flux onkin paras indikaattori auringossa tapahtuville purkauksille. Tieto syntyvästä kelipiikistä saadaan reaaliajassa, tai oikeastaan etukäteen, koska säteilyn pitää vaikuttaa jonkun hetken ennen kuin ionisaatiotaso nousee.

Purkaus auringossa synnyttää kelipiikin mutta myös blackoutin

Solar storm

Yllä oleva kaavio esittää radiokelien mekanismia auringossa tapahtuneen purkauksen yhteydessä. Purkauksen jälkeen Fluxi alkaa nousta, pienellä viiveellä MUF alkaa nousta. Myös LUF (Lowest Usable Frequency) nousee, koska lisääntynyt säteily vahvistaa D-kerrosta ja sehän estää signaalin pääsyn F-kerroksiin.

Purkauksen lähettämä materiaali saapuu muutaman päivän päästä maan magneettikenttään ja aiheuttaa siellä magneettisen myrskyn. D-kerros vahvistuu ja kohinatasot nousevat, eniten alabandeilla. Kelit ovat tällöin huonot tai jopa kokonaan poikki, blackout. Muutamassa päivässä tilanne sitten tasaantuu normaaliksi.

K-indeksi kuvaa maan magneettikentän häiriötasoa. Häiriöt tuntuvat eniten napa-alueilla. Mittausasemia on useita. Suomessa Sodankylässä ja Ruotsissa Kiirunassa. Magneettikentän vektorin vaihtelusta lasketaan K-indeksi. K-indeksi

K-indeksin asteikko on 0-9. Mittausasemat raportoivat luvun 3 tunnin välein. Hyödyllistä on katsoa lähellä olevan aseman tuloksia. Sitä voi seurata reaaliajassa. Vaihtelut vektorin komponenteisssa indikoivat magneettisia häiriöitä, suora viiva stabiilia tilannetta eli matalaa K-arvoa. Esimerkiksi Kiirunan magnetometri on nopea K-indeksin indikaattori. Toisaalta kokemukset DK0WCY magnetometristä ovat olleet huonoja. Planetaty K-index on yhdistetty, usean aseman "keskimääräinen" K-indeksi, joka kuvaa magneettisen myrskyn kokoa.

Ap-indeksi, aurora indeksiksi sanottu, on yhdistelmä kahdeksasta, kolmen tunnin välein mitatusta K-indeksitä. Koska K-indeksi ei ole lineaarinen suure, ne on ensin muunnettu lineaariselle asteikolle ja sitten keskiarvoistettu. Siksi Ap-indeksin asteikko on eri kuin K-indeksillä. Se voi vaihdella välilä 0-400. Huomaa, että katse on siinä edelliseen päivään, joka on jo historiaa kelin kannalta.K-indeksi kuvaa nykyhetkeä.

Lähteenä edellä on käytetty mm NA5N:n artikkelia "Solar activity & HF Propagation". Artikkeli on paljon laajempi kuin tässä on esitetty.

Paul:in esitelmän lopussa on yhteenveto :

1. Solar flux, ionisaatiotason indikaattori, vaikuttaa HF keleihin 10MHz:n yläpuolella. Solar Flux ei vaikuta 40m alueella eikä sen alapuolella, koska MUF putoaa harvoin alle 10MHz. Tällä tavoin alabandit ovat aina auki.

2. K-indeksi, geomagneettisen tilan indikaattori, kuvaa HF kohinaa, etupäässä alle n 10MHz, paitsi äärimmäisissä tapauksissa. Myrskyn aikana korkeat kohinatasot 40m:llä eivät tarkoita korkeaa kohinatasoa 20 metrillä.

3. 30m alue on bandi kahden maailman välillä. Siihen voivat vaikuttaa sekä solar flux että K-indeksi. Toisaalta, useimmiten sitä ei liikuta kumpikaan. Se on hyvä bandi koko auringonpilkku jakson ajan.

4. Jokainen auringon purkaus ja myrskyn vaikutukset ovat erilaisia. Ei ole kahta samanlaista. eikä tarkasti ennustettavaa.

5. Älä anna koskaan purkauksista kertovien raporttien tai myrskyjen pelottaa itseäsi menemästä bandille ja yrittämästä.

6. #5 sisältyy NA5N:n radiokelien peruspilareihin QRP:llä.

kirjaili oh1tv, lähetä parannusehdotuksia

PS. Tässä on jätetty käsittelemättä erikoisemmat etenemismuodot kuten grayline, sporaadinen E eli Es, TEP, Auroraan liittyvät mekanismit. VHF etenemismuodot on ihan oma tarinansa, joka odottaa kirjoittajaansa!

Etusivulle DX-sivulle Kelit 1 Kelit 2 D-kerros E-kerros

Sivu päivitetty 27.5.2021