Weersgerelateerde interferentie en
Sporadic-
E
Voor de
zendamateur is het een geschenk uit
de hemel: op een frequentie waar
normaal niets of iets anders te
horen is, is nu ineens het signaal
van een zender uit België,
Duitsland, of een verderwegliggend
land te horen. Voor de luisteraar
die op de reguliere frequentie het
signaal van zijn favoriete
radiostation verwacht, is het echter
ronduit vervelend. De oorzaak ligt
in die gevallen aan specifieke
weersomstandigheden. Zoals bij mist,
op warme dagen, of als de dag begint
met felle zon. Dergelijke
omstandigheden noemen we
weersgerelateerde interferentie.
Het weer
kan van invloed zijn op de
propagatie van radiosignalen door de
ether. Omdat de specifieke
karakteristieken voor
weersgerelateerde interferentie
vooral in de zomer kunnen voorkomen,
lijkt het een seizoensgebonden
fenomeen. Toch hoeft dat niet het
geval te zijn; ook in de andere
seizoenen kan het gewenste signaal
worden gestoord als gevolg van
specifieke weersomstandigheden. In
dit document wordt kort beschreven
wat de mogelijke oorzaken zijn.
|
De
atmosfeer
De
atmosfeer rondom de aarde is opgebouwd
uit meerdere lagen:

Figuur 1: de opbouw van de
atmosfeer rondom de aarde.
-
Troposfeer (0 tot 10 km)
-
Stratosfeer (10 tot 30 km)
-
Chemosfeer (30 tot 90 km)
-
Ionosfeer (90 tot 400 km)
-
Mesosfeer ( 400 km tot 1000 km)
|
|
In de
chemosfeer bevindt zich de zogenaamde
D laag. Deze absorbeert
Middengolf signalen overdag. In de
ionosfeer bevinden zich de E en F
lagen (200 tot 400 km).
Onder
invloed van de zon komt het voor dat
deze lagen zich als spiegel kunnen
gedragen voor radiosignalen. Hoe meer
zonne-activiteit er is des te hoger de
frequentie is die weerspiegeld kan
worden. Zeer zeldzaam komt het voor dat
FM signalen door deze lagen worden
weerkaatst. Meestal gaan de FM signalen
er door heen de ruimte in. De activiteit
van de zon die dit fenomeen af en toe
veroorzaakt zit in een cyclus van 11
jaar. We bevinden ons nu in een minimum.
Dus zal dit fenomeen pas over enkele
jaren weer kunnen voorkomen.
Veel
belangrijker voor interferentie, is de
onderste laag. Ons weerbeeld wordt
bepaald door bewegingen in de
troposfeer. Hoewel er dus ook sprake kan
zijn van beïnvloedingen van FM
radiosignalen die niet weersgerelateerd
zijn (zoals hierboven kort besproken),
beperken we ons in dit artikel verder
tot de invloeden vanuit de onderste
luchtlaag van de aarde omdat deze zich
aanzienlijk vaker voordoen. |
|
De Troposfeer

Figuur 2: Normaliter daalt de
temperatuur in de troposfeer
geleidelijk met de hoogte.
|
|
Onder
normale weersomstandigheden is het zodat
de temperatuur dichter bij de aarde
warmer is dan op grotere hoogte (zie
figuur 2). Naarmate de lucht stijgt,
daalt de temperatuur en condenseert de
lucht tot er wolken worden gevormd.
Gedurende
lagedrukperioden zal de luchtmassa
langzaam klimmen, vervolgens geleidelijk
afkoelen en dan wolken vormen. Onder
deze weerscondities is de troposfeer
over het algemeen onstabiel.
Gedurende
hogedrukperioden krimpt de luchtmassa
langzaam en bij het dalen stijgt de
temperatuur en wordt een warmere en
drogere atmosfeer gegenereerd, vaak
zonder wolken. Onder deze condities is
de troposfeer over het algemeen erg
rustig en stabiel.
|
|
Temperatuursinversie
Ondanks
dat temperatuur normaliter daalt bij
het stijgen van lucht, kan het
voorkomen dat bij bepaalde
weersomstandigheden een luchtlaag
gelijk blijft van temperatuur of
zelfs stijgt.
Boven
het aardoppervlak kan zich een laag
vormen zoals in figuur 3a en 3b.
Deze loopt van vlak boven het
aardoppervlak tot een hoogte van
ongeveer 3 km. We spreken dan over
een temperatuurinversie.
Temperatuurinversies vinden meestal
plaats gedurende een aanhoudende
periode van hogedruk boven onze de
Noordzee, die het mogelijk maakt dat
er laagvorming ontstaat. Deze kunnen
een specifieke invloed op de FM
radiosignalen hebben, met name als
er omstandigheden zich voordoen
zoals in figuur 3a en 3b.
|
|
|
 |
|
Figuur 3a Een
temperatuurinversie op
grondniveau
. |
|
|
|
 |
|
Figuur 3b Een
zwevende laag van een andere
temperatuur. |
|
FM (TV) Radio
propagatie

Figuur 4 Normale propagatie
|
|
FM
radiosignalen propageren, zeg maar
reizen, normaliter door de troposfeer in
een iets gebogen lijn.
Als
resultaat van het buigen zijn FM
radiogolven in staat om iets verder te
reiken dan de optische horizon.
Het punt
waar de radiogolf uiteindelijk de grond
raakt noemen we de radio-horizon. Achter
de radiohorizon zal goede ontvangst
moeilijker worden; de sterkte van het
signaal neemt achter de radiohorizon
onder normale omstandigheden snel af.
Overige,
opwaartse signalen gaan letterlijk
verloren in de ruimte.
Het buigen
van een radiogolf wordt veroorzaakt door
breking van deze golf en de mate waarin
dit gebeurt wordt de brekingsindex van
de troposfeer genoemd. De brekingsindex
is afhankelijk van de temperatuur en de
luchtvochtigheid. In een normale
atmosfeer zullen de temperatuur en
luchtvochtigheid afnemen en dat
produceert een gestage verlaging van de
brekingsindex. Onder deze stabiele
condities is het mogelijk de
radiohorizon redelijk gemakkelijk te
berekenen. |
| |
 |
|
Figuur 5 Uitzonderlijke
propagatie via breking door een laag
koude lucht. |
| |
|
In het geval
van een temperatuurinversie zal de
brekingsindex echter dramatisch wijzigen
en zullen signalen veel verder kunnen
reiken.
In figuur 5
is een voorbeeld te zien waarbij een in
de lucht weerkaatst signaal, dat
normaliter verloren gaat, wel tot ver
achter de radiohorizon komt. Deze vorm
van propagatie wordt vaak een
troposferische opening genoemd.
De
luisteraar ervaart dit als storing in
zijn favoriete programma, ruis, gefluit.
Soms ontvangt hij zelfs een geheel ander
station. De luisteraar zal mogelijk op
zoek gaan naar een beter te ontvangen
station of zijn/haar favoriete omroep
bellen met een klacht. |
 |
|
Figuur 6:
Onderscheid tussen een normale stabiele
situatie en naar de situatie waarbij de
storing zeer hoog is (troposferisch)
In figuur 6
zien we de mogelijke worst case variatie
in dekking van een zender onder invloed
van troposferische omstandigheden. Deze
vermindering van het bereik met gelijke
kwaliteit komt gelukkig minder dan 1%
van de tijd voor. In het weggevallen
gebied bestaat tijdens dergelijke
tropo-omstandigheden mogelijk wel
ontvangst, maar met een verminderde
stereokwaliteit. Mono ontvangst is vaak
nog wel mogelijk.
|
|
TV DX'en
Na het
verwerken van de nodige literatuur weet je dat ontvangst
van verre stations via tropo(temperatuursinversie) en Sporadic E (weerkaatsing tegen geïoniseerde lagen)
mogelijk is. Al snel worden afstanden tot meer dan 2000
km overbrugd. Het is niet ongewoon om in West-Europa
stations uit Spanje, Marokko, Finland en nog zoveel
andere landen te horen.
Sporadische E
Sporadic- E, kortweg es, is een van de facinerendste verschijnselen in de 6- en 2- meterband.
onder het begrip ES verstaat men grotere of kleinere ge-ioniseerde wolken, die zich op een hoogte tussen de
90 en 110 kilometer in de nabijheid van de E-laag
vormen. de graad van ionisering kan van tijd tot
tijd zo groot worden, dat frequenties tot 50 mhz, in
extreme gevallen zelfs tot hoger dan 200 mhz
gereflecteerd worden. daarbij zijn afstanden tot
maximaal 2500 km te overbruggen. in enkele gevallen zijn
op 144 mhz zelfs verbindingen over meer dan 4000 km
gemaakt. omdat de reflectie vrijwel zonder
verstrooiingsverlies gebeurt, kan er met 10 watt
vermogen een rapport rond S-9 genoteerd worden. de
signalen zijn daarbij helemaal schoon.
Bepaalde zaken vallen op bij
ES:
Helaas zijn ES-openingen
slechts met een geringe nauwkeurigheid te voorspellen.
ze komen en verdwijnen net zo geheimzinnig als de clown
uit stephen kings thriller ,,ES''. ze ontstaan quasi-toevallig,
dus sporadisch, vandaar de naam E-Spo-radisch. de
tijdsduur van zulke openingen ligt in de 2-m band van
enkele minuten tot een kwartier of langer en kan met
intervallen over een hele namiddag verspreid in de tijd
waargenomen worden. op 50 mhz is een veel kleinere ioniserings-graad benodigd voor reflexties, vandaar dat
ze op 6 meter vaker, sterker en langduriger zijn waar te
nemen.
Het is een typisch propagatie-verschijnsel van het zomerhalfjaar,
omdat 99 procent van alle 144 mhz ES-verbindingen zich afspeelt
tussen mei en september. de eerste es-openingen worden meestal
geregistreerd in de tweede helft van mei , de laatste eind augustus.
de grootste kans op es bestaat in de maanden juni en juli. omdat in
die periode ook diverse meteorietzwermen langs de aarde komen ( de aritiden, de c-perseiden, juni-lyriden en de aquiriden ), wordt een
samenhang tussen es en meteorietzwermen niet als toevallig beschouwd.
daarnaast wordt er ook een zeker verband met zonnige
weersomstandigheden aangenomen. Sporadische e-wolken zijn een lokaal
en toevallig optredende samen/klontering van electronen-concentraties. de metaal-ionen, meestal bestaande uit
ijzer en magnesium, die door meteoriet-deeltjes, welke in de
atmosfeer terecht komen, versterken en stabiliseren deze
concentratie. de verticale uitbreiding van de reflectielaag kan
oplopen tot 5 km, de horizontale verspreiding van zo'n es-wolk loopt
uiteen van 10 tot 100 km.

|