Спорадическое распространение E

Лучевая диаграмма спорадического события E

Спорадический E (сокращенно E _s или SpE ) — это необычная форма распространения радиоволн, Земли использующая низкий уровень ионосферы , которая обычно не преломляет радиоволны выше примерно 15 МГц.

Спорадическое распространение E отражает сигналы от относительно небольших пятен ионизации в нижней области E, расположенных на высотах около 95–120 км (50–75 миль). Более традиционные формы распространения космических волн ионосферы в более высокой F-области преломляются от слоев электронов, оторванных от атомов и молекул газа интенсивным ультрафиолетовым светом , которые обновляются в регулярно повторяющемся ежедневном цикле. В обоих случаях электроны, если они присутствуют, преломляют (или «изгибают») радиосигналы обратно к поверхности Земли, создавая путь «изогнутой трубы» для радиосигналов.

Распространение E _s часто поддерживает случайную связь на большие расстояния в течение примерно 6 недель, сосредоточенную в период летнего солнцестояния, на очень высоких частотах (ОВЧ) , которые в нормальных условиях обычно могут распространяться в основном по прямой видимости .

Обзор

Как следует из названия, спорадический E — это непредсказуемое событие, которое может произойти практически в любое время; однако он демонстрирует сильные сезонные и суточные закономерности. Спорадическая активность E предсказуемо достигает пика вблизи солнцестояний в обоих полушариях. В средних широтах Северного полушария активность обычно начинается в середине мая, причем пик наиболее заметно приходится на начало июня. Он начинает затухать после середины июля и становится гораздо менее надежным к началу августа. Гораздо меньший спорадический пик E возникает во время зимнего солнцестояния. Для средних широт южного полушария сроки обратные; наибольшая активность приходится на период летнего солнцестояния.

Расстояния связи 800–2200 км (500–1400 миль) могут осуществляться с использованием одного облака E _s . Эта изменчивость расстояния зависит от ряда факторов, включая высоту и плотность облаков. Максимальная полезная частота (МПЧ) также варьируется в широких пределах, но чаще всего попадает в диапазон 25–150 МГц , куда входят диапазон FM-вещания (87,5–108 МГц), диапазон I УКВ- телевидения (американские телеканалы 2–6, российские каналы 1–5 и европейские каналы 2–4, которые больше не используются в Западной Европе), CB-радио (27 МГц) и любительское радио в диапазонах 2 метра , 4 м , 6 м и 10 м . В очень редких случаях может быть достигнута МПЧ 225 МГц.

Никакой убедительной теории происхождения спорадических E до сих пор не сформулировано. Попытки связать возникновение спорадической E с одиннадцатилетним циклом солнечных пятен дали предварительные корреляции. Кажется, существует положительная корреляция между максимумом солнечных пятен и активностью E _в Европе. И наоборот, по-видимому, существует отрицательная корреляция между максимальной активностью солнечных пятен и активностью E _s в Австралазии . Харрисон подразумевает, что существует корреляция между образованием спорадических E и абляцией железо-магниевых микрометеоритов в зоне абляции на высоте от 100 до 140 км над поверхностью Земли. Маруяма далее обсуждает эту возможность.

Характерные расстояния

Телевизионные и FM-сигналы, принимаемые через спорадический сигнал E, могут быть чрезвычайно сильными и варьироваться по силе в течение короткого периода времени от едва заметного до перегрузки. Хотя сдвиг поляризации может произойти, односкачковые сигналы E _s имеют тенденцию оставаться в исходной передаваемой поляризации. Длинные однопролетные (900–1500 миль или 1400–2400 километров) спорадические телевизионные сигналы E, как правило, более стабильны и относительно свободны от многолучевых изображений.

Сигналы с более коротким пропуском (400–800 миль или 640–1290 километров) имеют тенденцию отражаться от более чем одной части спорадического слоя E, что приводит к появлению множественных изображений и ореолу, а и к обращению фазы иногда . Ухудшение качества изображения и затухание уровня сигнала ухудшаются с каждым последующим спорадическим скачком E.

Спорадический E обычно поражает нижний диапазон I УКВ (телеканалы 2–6, E2–E4 и R1–R5) и диапазон II (диапазон FM-вещания 88–108 МГц). Инженерное исследование FCC 1945 года пришло к выводу, что E _s вызывает проблемы с помехами в 1% случаев для станции, вещающей на частоте 42 МГц, и только в 0,01% для станции на частоте 84 МГц.

Типичные ожидаемые расстояния составляют от 600 до 1400 миль (от 970 до 2250 км). Однако в исключительных обстоятельствах сильно ионизированное облако E _s может распространять сигналы УКВ диапазона I на расстояние примерно 350 миль (560 км). E с коротким пропуском _{Когда происходит прием сигнала} , то есть на расстоянии менее 500 миль (800 км) в диапазоне I, существует большая вероятность того, что ионизированное спорадическое облако E будет способно отражать сигнал на гораздо более высокой частоте, то есть УКВ. Канал полосы 3 – поскольку острый угол отражения (короткий пропуск) благоприятствует низким частотам, меньший угол отражения от того же ионизированного облака будет способствовать более высокой частоте. В этом случае даже прием E _s DVB-T может быть возможен, если MUX использует диапазон VHF 3, предпочтительно канал E5, особенно если QPSK используется режим , из-за его низких требований к сигналу. В дополнение к этому, сигналы диапазона 3 больше подвержены распространению в тропосфере , что может косвенно увеличивать фактическую МПЧ, поскольку сигналы необходимо преломлять только до достаточно низких высот, чтобы они преломлялись тропосферой по направлению к земле.

Экваториальный спорадический E

Экваториальный спорадический E — регулярное дневное явление в экваториальных регионах. Для станций, расположенных в пределах ±10° от геомагнитного экватора, экваториальный E-пропуск можно ожидать большую часть дней в течение года, достигая максимума примерно в полдень по местному времени.

Спорадическое сияние E

В полярных широтах спорадическое E может сопровождать полярные сияния и связанные с ними возмущенные магнитные условия и называется авроральным E.

В отличие от экваториальных или среднеширотных E _s , спорадическое распространение E по трассам в высоких широтах встречается редко и поддерживает неожиданные контакты между местами, окружающими Арктику, даже в периоды низкой солнечной активности.

Случайные «золотые» события

12 июня 2009 года спорадический E позволил некоторым телезрителям на востоке Соединенных Штатов видеть аналоговые ОВЧ-телестанции из других штатов на больших расстояниях, в местах и ​​на телеканалах, где местные станции уже полностью отключили аналоговое телевидение в последний день переход на цифровое телевидение в США. Это стало возможным потому, что станции цифрового телевидения в основном избегали УКВ, оставляя аналоговые станции последними в этом диапазоне.

По состоянию на апрель 2010 года многие в США могли таким образом увидеть канадские и мексиканские аналоги во время спорадических событий E; это должно продолжаться до тех пор, пока все части этих стран не завершат отключение аналогового телевидения в течение следующих нескольких лет.

возможен даже _{В некоторых случаях прием DTV E} на расстоянии более 1000 миль (1600 км), поскольку даже для DTV некоторые станции в США все еще используют полосу 1. Эти сигналы характеризуются либо чрезвычайно четкостью, либо чрезвычайно неоднородностью. Их также гораздо легче идентифицировать. Кроме того, ATSC 3.0 может облегчить спорадический прием E DTV, поскольку его обычная схема модуляции более устойчива к многолучевому распространению, а также к импульсному шуму, возникающему на этих частотах.

Заметные спорадические события приема E DX

• В 1939 году в новостях появились сообщения о приеме раннего итальянского телевидения в Англии, находящейся примерно в 900 милях (1400 км).
• Газета Medford Mail Tribune в Медфорде, штат Орегон, сообщила 1 июня 1953 года, что KGNC-TV , канал 4 в Амарилло , и KFEL-TV , канал 2 из Денвера были приняты по телевизору компании Trowbridge and Flynn Electric Company на их складе на Корт-стрит. Сообщается, что с помощью предварительного усилителя была снята тестовая таблица нью-йоркской станции.
• В выпуске газеты Brimfield News от 4 июня 1953 года в Бримфилде, штат Иллинойс, сообщалось, что жители этого района «видели» Солт-Лейк-Сити в понедельник (по телевидению)». В нем сообщалось, что местная фермерская семья стала свидетелем вмешательства в работу WHBF-TV , канала 4 в Рок-Айленде, штат Иллинойс, со стороны KDYL-TV в Солт-Лейк-Сити , которое «заблокировало все их любимые программы».
• В июне 1981 года Рейн Мунтьеверфф в Нидерландах принял TV-2 Гуайба на частоте 55,25 МГц, Порту-Алегри, Бразилия , посредством комбинации спорадического E и дневного TEP на расстоянии 6320 миль (10170 км).
• 30 мая 2003 года Жирар Вестерберг в Лексингтоне, Кентукки , сделал первый известный прием цифрового телевидения с помощью спорадического E, когда он расшифровал PSIP идентификацию KOTA-DT , вещавшую на канале 2 из Рапид-Сити, Южная Дакота , на расстоянии 1062 миль (1709 км).
• 26 июня 2003 года Пол Логан в Лиснаскеа , Северная Ирландия, был первым DX-меном, получившим трансатлантические спорадические сигналы E на частотах выше 88 МГц. Полученные станции включали 88,5 МГц WHCF Бангор, штат Мэн (2732 мили или 4397 километров) и 97,5 МГц WFRY Уотертаун, Нью-Йорк (3040 миль или 4890 километров). Дэвид Гамильтон из Камнока в Эйршире , Шотландия , также принял CBTB из Бэй-Верте, Ньюфаундленд и Лабрадор , Канада, на частоте 97,1 МГц. в этот день
• 20 июля 2003 года Йожеф Немет из Дьера , Венгрия, принял TR3 Radio Miras на OIRT FM 70,61 МГц из Улы Балкана , Туркменистан , передатчик на расстоянии 1895 миль или 3050 километров.
• 15 июня 2005 года Дэнни Оглторп в Шривпорте , штат Луизиана , получил тестовый сигнал KBEJ-TV на канале 2 из Фредериксбурга, штат Техас , по спорадическому каналу E, на очень коротком для этого режима распространения расстоянии: 327 миль (526 км).
• 26 июня 2009 года Пол Логан в Лиснаскеа , Северная Ирландия, вел трансатлантический спорадический прием E в диапазоне FM из восьми штатов США и одной канадской провинции. Самым дальним полученным сигналом был сигнал радиостанции 90,7 WVAS в Монтгомери, штат Алабама , на расстоянии 6456 км (4012 миль). Этот прием был записан и позже подтвержден диктором новостей WVAS Маркусом Хайлсом.
• 24 ноября 2016 года многие радиослушатели из Австралии и Новой Зеландии смогли слушать радиостанции из других штатов Австралии, перекрывая множество радиосигналов. Многие люди жаловались на это, говоря, что многие из их любимых радиостанций были заменены другими радиостанциями из других штатов. Позже ACMA подтвердило, что это было вызвано спорадической инфекцией E.

См. также

• ТВ и FM DX

Дальнейшее чтение

• Дэвис, Кеннет (1990). Ионосферное радио . IEE Электромагнитные волны. Том. 31. Лондон, Великобритания: Peter Peregrinus Ltd / Институт инженеров-электриков. стр. 184–186. ISBN  978-0-86341-186-1 .
• «Специальный выпуск о спорадических E». Радионаука . Том. 7, нет. 3. 1972.
• «Специальный выпуск о последних достижениях физики и химии восточного региона». Радионаука . Том. 10, нет. 3. 1975.
• Спорадический E в средних широтах: обзор . Дистанционный прием AM и FM (amfmdx.net) (Отчет). Архивировано из оригинала 24 июня 2007 г.
• Смит, Эрнест К. (1957). Спорадическая встречаемость E во всем мире (Отчет). Национальное бюро стандартов . США Министерство торговли .
• Нойбек; Запад. Распространение УКВ – руководство для радиолюбителей . Публикации CQ.
• «Отчет о событии перехода DTV E ₁₂ июня 2009 г.» . tvdxexpo.com .
• «Спорадический обзор E» . электроника-notes.com . антенны и распространение.