Kāpēc radio signāli ceļo vēlāk naktī nekā dienā?

2024 Autors: Sherilyn Boyd | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-09 23:54

Ne visi radioviļņi naktī dodas tālāk nekā dienas laikā, bet daži, īsie un vidējie viļņi, no kuriem AM radio signāli nokļūst, noteikti var dot pareizos apstākļus. Galvenais iemesls tam ir saistīts ar signālu, kas mijiedarbojas ar konkrētu atmosfēras slāni, kas pazīstams kā jonosphere, un kā šī mijiedarbība mainās no nakts uz dienu.

Jonosfēra ir augšējās atmosfēras slānis aptuveni 50 līdz 600 jūdzes virs jūras līmeņa. Tas izpaužas tā nosaukumā, jo tas pastāvīgi jonizē ar saules un kosmisko starojumu. Ļoti vienkāršā izteiksmē ultravioletais starojums un īsāks saules izstarotā starojuma viļņa garums (un no citiem kosmiskiem avotiem) atbrīvo elektronus šajā atmosfēras slānī, kad šos konkrētos fotonus absorbē molekulas. Tā kā molekulu un atomu blīvums jonosfērā ir diezgan zems (it īpaši augšējos slāņos), tas ļauj brīvajiem elektroniem pastāvēt īsā laika periodā, pirms gala rekombinācijas. Zemākā atmosfēra, kur molekulu blīvums ir lielāks, šī rekombinācija notiek daudz ātrāk.

Kāda ir tā saikne ar radioviļņiem? Bez traucējumiem radioviļņi ceļo taisni no apraides avota, galu galā nokrūstot jonosphere. Tas, kas notiek pēc tam, ir atkarīgs no dažādiem faktoriem, piemēram, viļņu biežums un brīvo elektronu blīvums. Attiecībā uz AM viļņiem, ņemot vērā pareizos apstākļus, tie būtībā lieliski atplēsīsies uz priekšu un atpakaļ starp zemi un jonosphere, pavairojot signālu tālāk un tālāk. Tātad skaidri jonosfērā var būt nozīmīga loma virszemes radio procesā. Bet tas ir jonosphere pastāvīgi mainīgais raksturs, kas padara lietas patiešām interesantas. Lai to panāktu, mums vajadzēs iegūt nedaudz tehniskāku, lai gan mēs vismaz atlaidīsim matemātiku, un mēs atstāsim mazliet sarežģītību, cenšoties neizmantot pilnīgu mācību grāmatu par jums.

Jebkurā gadījumā jonosfēras kompozīcija visvairāk mainās naktī, galvenokārt tāpēc, ka, protams, saule mazliet iztrūkst. Ja nav tik daudz jonizējošo staru avota, jonosfēras D un E līmeņi (attēlotie pa labi) vairs nav ļoti jonizēti, bet F apgabals (it īpaši F2) joprojām ir diezgan jonizēts. Turklāt, tā kā atmosfēra šeit ir ievērojami mazāk blīvs, tad E un D reģionos tas rada vairāk brīvo elektronu (kuru blīvums šeit ir galvenais).

Ja šie elektroni saskaras ar spēcīgu AM radioviļņu, tie var potenciāli svārstīties viļņa frekvencē, iegūstot daļu enerģijas no radiosavienojuma procesā. Ar tiem pietiekami daudz, kā tas var notikt F slānī (ja konstatētais elektronu blīvums ir pietiekams attiecībā pret specifisko signāla frekvenci) un pieņemot, ka tie ne tikai rekombinē ar dažiem joniem (kas ir daudz ticamāk E un D slāņi diennaktī), tas var ļoti efektīvi pārtraukt signālu atpakaļ uz Zemes ar pietiekamu spēku, lai to paceltos savā radio.

Atkarībā no apstākļiem šis process potenciāli var atkārtot vairākas reizes, kad signāls atgriežas zemē un tiek dublēts. Tādējādi, izmantojot šo debessviļņu, nevis tikai parasto dienas vilnis, AM radio signālus var pavairot pat tūkstošiem jūdžu.

Protams, tas var kļūt par lielu problēmu, jo ir tikai nedaudz vairāk par 100 atļauto AM radio frekvencēm (ierobežota, lai uzturētu signālus, kas pārāk daudz traucē viens otram), bet tikai 5000 AM radiostacijas Amerikas Savienotajās Valstīs vien. Ņemot vērā to, ka naktī signāli no šīm stacijām var pārvietoties lielos attālumos, tas ir tikai recepte stacijām, kas traucē viena otrai. Rezultātā naktī AM stacijas Amerikas Savienotajās Valstīs parasti samazina savu spēku, nākamajā dienā pilnībā aizlido līdz gaismai, un / vai, iespējams, vajadzēs izmantot virziena antenas, tāpēc to īpašais signāls netraucē citus stacijas vienādā frekvencē. No otras puses, FM stacijām nav jādara viss par to, jo jonosphere neietekmē viņu signālus, kuriem ir sānu priekšrocības (vai trūkumi, atkarībā no jūsu viedokļa), kas ievērojami ierobežo FM signāli, kas balstās uz zemes viļņu izplatīšanos.

Bonusa fakts: