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Solarindizes: Solarfluss A K Kp Index

Solarindizes: Solarfluss A K Kp Index


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Wenn sich elektromagnetische Wellen und in diesem Fall Funksignale ausbreiten, interagieren sie mit Objekten und den Medien, in denen sie sich fortbewegen. Dabei können die Funksignale reflektiert, gebrochen oder gebeugt werden. Diese Wechselwirkungen bewirken, dass die Funksignale ihre Richtung ändern und Bereiche erreichen, die nicht möglich wären, wenn die Funksignale in einer direkten Linie übertragen würden.

Die ionosphärische Funkausbreitung ist notorisch veränderbar. Für viele Anwendungen ist jedoch eine Vorhersage der Funkausbreitung erforderlich. Zum Beispiel für Rundfunk- und für Benutzer von Zweiwege-Funkverbindungen, die die HF-Bänder nutzen, sowie für Mobilfunkkommunikation, Seefunkkommunikation und viele andere Punkt-zu-Punkt-Funknutzer, eine Kenntnis der Ausbreitungsmuster, die in sein werden Existenz zu einer bestimmten Zeit sind fast wesentlich. Auf diese Weise können Funkkommunikationsbenutzer, die eine Ausbreitung über die Ionosphäre benötigen, die besten Zeiten und Frequenzen auswählen, in denen ihre Funkkommunikation hergestellt werden soll.

Vorhersage der Funkausbreitung

Es gibt viele Indikatoren, mit denen die HF-Funkausbreitungsbedingungen vorhergesagt werden können. Es sind jedoch Indikatoren für das Niveau der Sonnenstrahlung und der geomagnetischen Aktivität, die die besten Hinweise auf den möglichen Zustand der Ausbreitungsbedingungen der Funkkommunikation über die Ionosphäre geben. Die wichtigsten Sonnenindizes sind der Sonnenfluss und die geomagnetischen Indizes, die als A- und K-Indizes bekannt sind. Mit diesen kann man manuell ableiten, wie die Bedingungen aussehen könnten. Es sind jedoch mehrere Pakete mit Software zur Vorhersage der Funkausbreitung verfügbar. Diese berücksichtigen die verschiedenen Indizes zusammen mit der Position auf dem Globus, der Tageszeit, der Jahreszeit und der Position im Sonnenfleckenzyklus.

Sonnenfluss

Einer der Hauptindikatoren für die Sonnenaktivität, die für die Vorhersage der Funkausbreitung verwendet werden, ist der Sonnenfluss und hat einen großen Einfluss auf die Ausbreitungsbedingungen der Funkkommunikation. Es gibt einen Hinweis auf das Strahlungsniveau, das von der Sonne empfangen wird. Dieser Sonnenindex wird gemessen, indem der Pegel des Funkrauschens erfasst wird, der bei einer Frequenz von 2800 MHz (10,7 cm) emittiert wird. Der Index wird in Solar Flux Units (SFU) angegeben. Eine SFU hat die Einheiten 10-22 Watt pro Meter2 pro Hz.

Die Sonneneinstrahlung variiert weltweit. Selbst wenn Korrekturfaktoren angewendet wurden, ist es nicht einfach, eine konsistente Reihe von Zahlen bereitzustellen. Um dies zu überwinden, wird der Standard als Lesung vom Penticton Radio Observatory in British Columbia, Kanada, verwendet. Daher sind diese Zahlen für die Vorhersage der ionosphärischen Funkausbreitung von großem Interesse.

Die Menge an ionisierender Strahlung, die von der Sonne empfangen wird, ist ungefähr proportional zum Sonnenfluss. Es gibt eher eine statistische als eine direkte Beziehung, da der Pegel des bei 2800 MHz empfangenen Funkrauschens etwa eine Million Mal geringer ist als der der Strahlung, die die Ionisation in der Ionosphäre erzeugt. Der Solarfluss bietet jedoch eine gute Näherung erster Ordnung, insbesondere für den F-Bereich, der für die Ausbreitung der ionosphärischen Fernkommunikation über große Entfernungen verantwortlich ist. Die beste Korrelation besteht mit den Werten der Smoothed Sunspot Number (SSN).

Es ist möglich, die tägliche Sonnenfleckenzahl mit dem Solarfluss in Beziehung zu setzen. Es stehen eine Reihe von Gleichungen zur Verfügung, die unten angegebene ist jedoch für die meisten Zwecke unkompliziert und ausreichend genau:

S.Öleinrflux(S.F.U.)=73.4+0.62R.

Wobei R der tägliche Sonnenfleck oder die Wolfszahl ist.

Eine etwas genauere, wenn auch kompliziertere Gleichung zeigt an, dass die Beziehung zwischen den beiden Werten nicht vollständig linear ist.

S.Öleinrflux(S.F.U.)=63.7+0.728R.+0.00089R.2

Die Werte von Solar Flux variieren über einen weiten Bereich. Am niedrigsten (typischerweise während der Perioden der Sonnenfleckenminima) können sie nur 50 betragen, steigen jedoch auf Maximalwerte von etwa 300 (um die Zeiten der Sonnenfleckenmaxima).

Da die Werte des Sonnenflusses einen Hinweis auf den Ionisationsgrad in der Ionosphäre geben. Dies gibt wiederum einen Hinweis darauf, wie hoch die maximal nutzbare Frequenz (MUF) für die Funkkommunikation sein kann. Niedrige Werte des Solarflusses weisen darauf hin, dass die MUF-Werte möglicherweise niedrig sind. Hohe Werte des Solarflusses weisen darauf hin, dass der MUF möglicherweise höher ist. Es sollte beachtet werden, dass es mehrere aufeinanderfolgende Tage mit anhaltend hoher Sonnenstrahlung geben muss, ohne dass Sonnenstörungen für hohe MUFs für HF-Band-Funkkommunikation auftreten.

Geomagnetische Indizes

Neben dem Sonnenfluss ist das Niveau der geomagnetischen Aktivität ein weiterer wichtiger Einfluss auf die Ionosphäre und damit auf die Vorhersage der Funkausbreitung. Während die geomagnetische Aktivität ein Maß für den Zustand des Erdmagnetfelds ist, wird dies wiederum von der Sonne beeinflusst. Um den Zustand der geomagnetischen Aktivität anzuzeigen, werden zwei Indizes verwendet, die miteinander in Beziehung stehen:

  • K-Index
  • ein Index

Obwohl beide Indizes unterschiedlich sind, geben sie Hinweise auf die Schwere magnetischer Schwankungen und damit auf das Ausmaß der Störung der Ionosphäre.

K Index

Der K-Index ist eine dreistündliche Messung der Variation des Erdmagnetfelds im Vergleich zu Bedingungen mit "ruhigem Tag". Die Messung erfolgt mit einem Magnetometer. Dies zeigt die Variation des Magnetflusses in nanoTeslas an. Dieser Messwert wird dann in den K-Index konvertiert. Die Beziehung ist quasi logarithmisch, d. H. Fast direkt proportional auf einer logarithmischen Skala.

Der K-Index wird an vielen verschiedenen Orten auf der ganzen Welt gemessen. Das Magnetfeld variiert rund um den Globus und dementsprechend wird an jeder Messstation ein anderer Wert für den K-Index erzeugt. Aufgrund der Tatsache, dass das Magnetfeld weltweit unterschiedlich variiert, abhängig von der Art und Weise, wie die Magnetosphäre beeinflusst wird, ist es nicht möglich, eine einfache Beziehung zwischen einer Station und einem globalen K-Index herzustellen. Stattdessen werden die einzelnen K-Indizes rund um den Globus gemittelt, um den sogenannten Kp- oder planetarischen K-Index zu erhalten.

Kp Index

Der Planeten- oder Kp-Index hat Werte zwischen 0 und 9. Die Werte des kp-Index geben einen guten Hinweis auf die geomagnetische Aktivität: Werte zwischen 0 und 1 zeigen ruhige magnetische Bedingungen an und würden praktisch keine Verschlechterung der HF-Band-Funkkommunikation verursachen Bedingungen. Werte für den kp-Index zwischen 2 und 4 liefern einen Hinweis auf ungeklärte magnetische Bedingungen, die auf die Möglichkeit einer gewissen Verschlechterung der HF-Bänder für die Funkkommunikation hinweisen. Ein Wert von 5 bedeutet einen kleinen Sturm und 6 einen größeren. Werte bis 9 deuten auf sich stetig verschlechternde Bedingungen hin, wobei 9 einen großen Sturm darstellt, der wahrscheinlich zu einem Stromausfall der ionosphärischen HF-Ausbreitung für mehrere Stunden führt.

Ein Index

Der A-Index ist ein lineares Maß für das Erdfeld. Infolgedessen erstrecken sich seine Werte über einen viel größeren Bereich. Es wird aus dem K-Index abgeleitet, indem es skaliert wird, um einen linearen Wert zu erhalten, der als "a" -Index bezeichnet wird. Dies wird dann über den Zeitraum eines Tages gemittelt, um den A-Index zu erhalten. Wie beim K-Index werden die Werte rund um den Globus gemittelt, um den planetaren Ap-Index zu erhalten.

Die Werte für den A-Index reichen während eines Sturms bis zu 100 und können bei einem schweren geomagnetischen Sturm bis zu 400 ansteigen.

Eine Index- und Kp-Indexbeziehung

Obwohl der A-Index und der K-Index unterschiedliche Werte sind, ist es möglich, diese Indizes miteinander in Beziehung zu setzen. Eine Zusammenfassung dieser Beziehung finden Sie in der folgenden Tabelle.

Beziehung zwischen Kp-Index und einem Index
Ap IndexKp IndexBeschreibung
00Ruhig
41Ruhig
72Unruhig
153Unruhig
274Aktiv
485Kleiner Sturm
806Großer Sturm
1327Schwerer Sturm
2088Sehr großer Sturm
4009Sehr großer Sturm

Geomagnetische und ionosphärische Stürme sind sehr eng miteinander verbunden. Es handelt sich jedoch um separate Effekte. Geomagnetische Stürme beziehen sich auf Störungen des Erdmagnetfeldes, und ionosphärische Stürme beziehen sich auf Störungen der Ionosphäre. Es zeigt sich jedoch, dass geomagnetische Stürme häufig zu ionosphärischen Stürmen führen, jedoch nicht bei jeder Gelegenheit.

Zahlen interpretieren

Der einfachste Weg, diese Zahlen für die Vorhersage der Funkausbreitung zu verwenden, besteht darin, sie in eine Software zur Vorhersage der Funkausbreitung einzugeben. Dies liefert die genaueste Vorhersage darüber, was passieren könnte. Diese Programme werden Faktoren wie Signalwege berücksichtigen, da einige die Pole überqueren und sie weitaus stärker von Stürmen betroffen sind, die über den Äquator gehen.

Es ist jedoch immer noch möglich, einen guten Einblick in die Bedeutung der Zahlen für die Funkausbreitung für alle Formen der Funkkommunikation zu erhalten, indem die ionosphärische Ausbreitung nur durch mentale Bewertung verwendet wird. Offensichtlich sind hohe Sonneneinstrahlungswerte für eine gute Funkverbreitung erforderlich. Im Allgemeinen sind die Bedingungen umso besser, je höher der Fluss ist. Die Werte müssen jedoch einige Tage beibehalten werden. Auf diese Weise wird der Gesamtionisationsgrad in der F2-Schicht aufgebaut. Typische Werte von 150 und mehr gewährleisten gute HF-Ausbreitungsbedingungen, obwohl Werte von 200 und mehr sicherstellen, dass sie ihren Höhepunkt erreichen. Auf diese Weise steigen die maximal nutzbaren Frequenzen an, wodurch gute Bedingungen für die HF-Band-Funkkommunikation geschaffen werden.

Das Niveau der geomagnetischen Aktivität wirkt sich nachteilig aus und senkt die maximal nutzbaren Frequenzen. Je höher das Aktivitätsniveau und damit die Ap- und Kp-Indizes sind, desto größer ist die Depression der MUFs. Das tatsächliche Ausmaß der Depression hängt nicht nur von der Schwere des Sturms ab, sondern auch von seiner Dauer.

Ein Verständnis der Sonnenindizes ist eine große Hilfe bei der Verwendung von HF-Funkkommunikation, sei es Zweiwege-Funkkommunikation, Mobilfunkkommunikation, Rundfunk oder jede Form von Punkt-zu-Punkt-Funkkommunikation unter Verwendung von ionosphärischer oder HF-Ausbreitung. Es hilft bei der Vorhersage der Funkausbreitung und ermöglicht eine schnelle Beurteilung der Möglichkeit einer Unterbrechung der Kommunikation. Ein allgemeines Verständnis ermöglicht es auch, Fehler bei der Eingabe von Daten in die Programme schnell zu notieren und zu korrigieren. Auf diese Weise können die Funkkommunikationsgeräte optimal genutzt und die zuverlässigsten Kommunikationen erzielt werden.


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