Сверхдальние QSO: оптимальные направления и периоды

Сегодня мы публикуем еще один отклик* на статьи В. Каневского «Сверхдальние радиосвязи» («Радио», 1974, № 7) и «Снова сверхдальние QSO» («Радио», 1979, № 3). Автор его кандидат физико-математических наук А.Г. Шлионский. Недавно в издательстве «Наука» вышла его книга «Дальнее распространение радиоволн в ионосфере», которая может быть весьма полезна радиолюбителям, интересующимся проведением дальних радиосвязей. 

 Наблюдения радиолюбителями сверхдальнего распространения KB сигналов представляют большой научный интерес, так как еще не достаточно изучены многие особенности этого явления и оптимальные условия, приводящие к его возникновению. Чрезвычайно интересны наблюдения такого уникального явления, как медленное радиоэхо, приходящее с запаздыванием от одной до 60 с, что в десятки и даже сотни раз больше времени задержки при кругосветном эхо (1/7 с). 

Некоторым радиолюбителям уже удалось зафиксировать медленное эхо. Так, в Казани в сентябре 1968 г. в 21.00 MSK В.Платонов (UA4QR) и его сын Александр в течение получаса принимали сигналы с задержкой в 2, 5...2 с на частоте 3, 5...3, 6 МГц. Приемник и передатчик находились рядом, антенна была общей. Передавались односложные слова и тире. Передатчик включался на 10 с, а затем следовала 20- секундная пауза. Работа велась однополосной модуляцией с подавленной несущей. Использовались: приемник «Чайка», 81-метровая антенна типа «луч», направленная на северо-восток. 

В Алма-Ате 14 декабря 1974 г. в 19.05 MSK и 1 марта 1976 г. в 03.22 MS К сигналы с задержкой 10—15 с на частоте 3, 5 МГц были приняты В. Каневским (UL7GW). В Ленинграде 8 июня 1975 г. в 05.20 MSK зафиксировано медленное эхо с задержкой в 2 с на частоте 12, 5...13, 0 МГц В. Бубновым. О приеме KB сигналов с необычно большими задержками сообщили и другие радиолюбители.

 В большинстве экспериментов ученых и радиолюбителей сверхдальние сигналы принимались на частотах выше 10 МГц, оптимальными были частоты 15...17 МГц. Зависимость интенсивности сигналов от частоты обычно слабо выражена, что присуще распространению в ионосферных каналах. Поэтому весьма вероятен прием сверхдальних сигналов в широком спектре частот вплоть до низкочастотной его части. Возможно этим и объясняется то, что В. Каневскому и другим радиолюбителям удается проводить сверхдальние радиосвязи на частотах 7, 0 и 3, 5 МГц. 

Наблюдаемые особенности указывают на механизмы распространения. отличные от скачкового, при которых радиоволны поочередно отражаются как экраном ионосферой на высотах 200...300 км и поверхностью Земли, многократно пересекая основную поглощающую область. Наиболее вероятно рикошетирование радиоволн на всей трассе или ее значительной части в ионосферных волноводах, лежащих выше основной поглощающей области (60...130 км). Сигналы меньше затухают, а диапазон частот существенно расширяется. Свойственные волноводам особенности проявляются тем сильнее, чем больше длина трассы и высота излучателя. 

Сильное замедление сигналов (медленное эхо) может вызываться резонансными эффектами в ионосферной плазме. Вторгающиеся в ионосферу из космоса потоки электронов могут сдавать часть своей энергии сигналам, частично компенсируя их затухание, а также создавать быстро меняющиеся нерегулярные неоднородности. Влиянием последних возможно и объясняется значительное различие задержек у близких но времени излучения сигналов. Уменьшению затухания медленных сигналов может способствовать также фокусировка энергии радио волн в географическом антиподе излучателя. 

Прием сверхдальних сигналов улучшался при сближении трассы с терминатором - кругом, отделяющим освещенную и затемненную полусферы Земного тара. По мере суточного вращения Земли и в зависимости от времени года положение терминатора непрерывно меняется. Расчеты ориентации трассы относительно терминатора при разных условиях могут служить простым прогнозом оптимальных условий приема сверхдальних сигналов. С этой целью были построены показанные на рис. 1-3 глобальные карты. На них имеются рассчитанные для разных географических широт пункта наблюдений и местного времени изолинии азимутов А направлений возможных трасс и углов a_min которые составляют эти направления с терминатором. Изолинии азимутов А показаны сплошными линиями, а их числовые значения - цифрами без квадрата, изолинии углов a_min точечным пунктиром, а их числовые значения цифрами в квадратах. 

С помощью такой карты для данного сезона, зная азимут на корреспондента, по точкам пересечения соответствующих изолиний с географической параллелью наблюдателя можно найти благоприятное время приема сверхдальних сигналов с наименьшим a_min или, наоборот, для данного времени можно определить азимут благоприятного направления приема сигналов. Радиолюбителю, находящемуся и фиксированном пункте, удобнее использовать графики суточного хода А и a_min для разных сезонов, которые он может построить по глобальным картам, снимая значения вдоль соответствующей пункту его расположения географической широты параллели. 

Пример такого графика для пункта, находящегося на 48° северной широты. дан на рис. 4 (А - сплошные линии. a_min - пунктир). Там же точками нанесены экспериментальные данные по приему кругосветных сигналов. Хорошо видно их соответствие прогнозу. Наилучшим прием был при a _min = 10...20 (зимой - днем, летом - ночью). Отметим, что с ростом рабочей частоты благоприятное время приема на заданном направлении может несколько сместиться в сторону запаздывания (до одного часа). 

Используя предлагаемый прогноз, радиолюбитель сможет повысить вероятность и результативность приема сверхдальних сигналов. Зависимость оптимальных условий от положения трассы по отношению к терминатору тем больше, чем больший путь проходит сигнал, т. е. более всего выражена у кругосветных и в меньшей степени у других сверхдальних сигналов. 

Необходимо также иметь в виду, что оптимальность ориентации трассы относительно терминатора и соответствующих ионосферных условий не может гарантировать обязательный прием сигналов. Его может и не быть, если уровень сигнала, зависящий от излучаемой мощности, рабочей частоты и полного затухания на трассе, окажется ниже порогового, т. е. ниже предела чувствительности приемника. Приема также не будет, если рабочая частота превышает предельную максимальную частоту распространения радиоволн в ионосферном волноводе, зависящую от состояния ионосферы. При данной излучаемой мощности с ростом расстояния между корреспондентами уменьшается вероятность приема кругосветных сигналов и, наоборот, возрастает вероятность приема обратных сигналов. Условия проведения сверх дальних радиосвязей согласно наблюдениям улучшается при понижении ионосферно-магнитной возмущенности и повышении солнечной активности.

О случаях приема сверхдальних сигналов. в том числе и медленных эхо, можно сообщить автору в Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн (142092 п/о Академгородок Моск. обл.). 

Академгородок Московской обл. 

* С. Голян «О сверхдальнем распространении KB».«Радио», 1980, № 1, с. 14. РАДИО № 6, 1980 г.