Чем объясняется лучшая слышимость радиостанций зимой
Чем объясняется лучшая слышимость радиостанций зимой
Качество воспроизведения радиопередач приёмником, в основном, зависит от мощности и отдалённости радиостанции, условий распространения радиоволн, наличия мешающих станций и прочих помех. Как правило, в больших городах или индустриальных центрах приём всегда хуже, чем в сельских местностях.
В длинноволновом диапазоне приём радиовещательных станций почти не зависит от времени года и суток. Однако этот диапазон насыщен помехами, которые часто ограничивают возможность приёма дальних станций, а иногда делают приём невозможным.
В средневолновом диапазоне качество приёма дальних станций в разное время суток и года различно. Летом средневолновые станции слышны хуже чем зимой, днём значительно хуже чем ночью. Приём дальних станций днём практически невозможен. Таким образом, наилучшим временем приёма на средневолновом диапазоне являются вечерние часы. Средневолновый диапазон насыщен также индустриальными помехами.
Помехи, сопровождающие приём, в большинстве случаев не зависят от самого приёмника, а связаны с атмосферными разрядами и местными индустриальными помехами, а также помехами от передающих станций. Атмосферные помехи происходят, в основном, от грозовых разрядов. Они появляются в виде отдельных шорохов и потрескиваний и особенно мешают при приёме дальних станций. Сила атмосферных помех зависит от погоды, времени года и суток. Летом атмосферные помехи всегда больше чем зимой, днём больше чем ночью. Интенсивность помех увеличивается с наступлением грозы и в ясную погоду.
Источником индустриальных помех являются близко расположенные работающие электродвигатели, аппараты электросварки, рентгеновские установки, близко проходящие трамваи и троллейбусы. Значительные помехи создают электрические звонки, неисправные электроприборы и так далее.
Помехи эти проявляются как сплошной фон, непрерывный и продолжительный ряд тресков и шорохов. Нередки случаи, когда причину помех можно найти в плохой установке антенны и неисправном заземлении. Если провод антенны от действия ветра будет соприкасаться с крышей, водосточными трубами или с кирпичной кладкой стены, то это также будет причиной сильных помех. Значительно меньше сказываются индустриальные помехи при увеличении высоты антенны или за счет применения специальных антенн с экранированным снижением.
Качество приёма зависит от точной настройки на принимаемую станцию: чем точнее настройка, тем меньше прослушиваются помехи. Иногда приём радиостанций сопровождается посторонним гудением. Это объясняется тем, что на близкой волне с принимаемой станцией работает другая радиостанция.
При прослушивании радиопередач, главным образом, дальних и маломощных станций, приёму часто мешают различные шумы, трески и свисты. Особенно велики помехи, когда приёмник не настроен на радиостанцию. Следует иметь в виду, что качественный приём радиостанций возможен лишь в том случае, когда уровень помех в месте приёма намного ниже уровня сигнала станции.
Почему зимой и ночью радиоприем лучше чем летом и днем
Многие радиолюбители, ведущие наблюдения над приемом дальних станций, наверное заметили, что сила приема различна при различных атмосферных условиях, времени года и суток. Наиболее полно исследовано влияние времени суток на дальний прием. Днем слышимость всегда хуже, чем ночью. Конечно, солнечный свет по-разному влияет на разные длины волн. Чем длиннее волна, тем меньше она подвержена влиянию света и атмосферных условий. Прием дальних станций на более длинных волнах всегда будет находиться в меньшей зависимости от времени суток, чем прием на нижней части радиовещательного диапазона. Об этом мы уже неоднократно писали в предыдущих номерах «Р. В.», в отделе «По эфиру».
Значительно меньше исследовано влияние погоды на дальний прием. Но все же теперь с достоверностью можно сказать, что в пасмурную, сырую погоду прием дальних станций почти всегда лучше, чем во время ясной и сухой погоды. Это одинаково относится ко всем временам года. Летом наилучшие условия приема бывают в дождливые или пасмурные холодные дни, зимой — во время потепления или оттепели. По слышимости дальних станций можно часто довольно точно предсказать погоду на ближайшее время. Иногда долгое время плохая, пересыпанная грохотом атмосферных разрядов слышимость, связанная с сухой, ясной погодой, вдруг, без видимой причины, круто изменяется в сторону улучшения. В таких случаях можно с уверенностью сказать, что ожидается перемена погоды, и предсказания эти почти всегда оправдываются.
Всякий, кто просматривал помещенные нами в «Р. В.» кривые слышимости дальних станций на волнах короче 600 метров, где наиболее резко проявляются колебания слышимости, наверное обратил внимание на явную зависимость между слышимостью и атмосферными разрядами. Хорошая слышимость обычно сопровождается слабыми разрядами, плохая — сильными. Это положение бывает большей частью правильно, но в некоторых случаях здесь бывают исключения.
Иногда такая зависимость бывает нарушена. Плохая слышимость сопровождается слабыми атмосферными разрядами. При попытках выяснения этого явления мы заметили, что большей частью подобный «кризис» слышимости наступает после нескольких дней плохого радиоприема с обилием разрядов, и говорит о том, что прием должен улучшиться и, следовательно, погода должна перемениться соответствующим образом. Это изменение раньше сказывается на уменьшении разрядов, и только затем приходило улучшение слышимости. Если просмотреть внимательно упомянутые уже выше кривые слышимости, то мы можем заметить справедливость этих слов.
Теперь мы скажем о влиянии времени года на радиоприем. Всем радиолюбителям, наверное, известно, что летом слышимость дальних станций бывает хуже, чем зимой. Летом число дней с хорошим радиоприемом значительно меньше, чем зимой, весна и осень обладают промежуточной слышимостью — наряду с очень хорошими радиоднями, бывают дни очень плохого приема.
В заключение отметим еще одно совсем неизученное явление, — это различная слышимость на разных участках диапазона. Особенно это заметно летом. Вдруг, даже в хорошие для приема дни, несколько станций, на каком-либо «участке», попадают в какой-то продолжительный «фэдинг», который продолжается целый вечер или даже несколько дней, в то время как на других близких волнах слышимость вполне нормальная. Иногда ослабляется слышимость целой отдаленной страны. Например, мелкие английские станции вдруг становятся слышимыми очень плохо или даже совеем пропадают, в то время когда так же отдаленные станции Испании слышны очень хорошо.
В заключение надо сказать, что, конечно, все здесь написанное нельзя принимать как твердо установленные факты, а следует рассматривать лишь как предварительные наблюдения, могущие служить основой для дальнейших коллективных наблюдений радиолюбителей. Эфир капризен, и лишь после долгих настойчивых наблюдений можно будет найти вполне определенную закономерность во всех этих явлениях.
Почему зимой на два балла громче?
Сразу уточню, что речь пойдёт о прохождении радиоволн СВ диапазона зимой в часы освещённости, в ближней ионосферной зоне на расстоянии 100…150 км, а радиомаяками служили авиационные приводные радиостанции диапазона 200.1300 кГц, и радиовещательные станции (РВ) Московского и других регионов. К сожалению, в литературе по распространению радиоволн информации по данному вопросу практически нет. Однако многочисленными наблюдениями подтверждается не только реальность, но и сезонная цикличность ступенчатого характера прироста уровня сигнала осенью на один, а зимой на два балла.
Насколько мне известно, в настоящее время существуют две основные версии, объясняющие суть этого явления. Первая говорит о земной (поверхностной), вторая — об ионосферной (пространственной) природе явления. Автор, не претендуя на истину в последней инстанции, придерживается второй версии.
В учебниках по этому поводу сказано следующее: — «Как исключение, в дневные часы зимних месяцев в высоких широтах ионосферные волны могут создать заметную напряжённость». Хотя и на широтах Москвы, и южнее, начиная с ноября и весь зимний период, как правило, во второй половине дня без особых проблем на DEGEN-1103 принимаются радиоволны из других областей и стран ближнего зарубежья.
Принято считать, что в дневное время из-за наличия в ионосфере слоя D на СВ распространяются только земные (поверхностные) волны с дальностью действия (в зависимости от длины волны) 50.100 км. Однако электронная концентрация слоя D зависит не только от времени суток, но и от сезона. Зимой, в период минимального солнечного облучения, в нижних слоях ионосферы снижается электронная концентрация, слой D теряет поглощающую способность. В результате в дневные часы создаются условия для отражения радиоволн от более высокорасположенных ионизированных слоёв (E и F).
Зимнее прохождение в ближней ионосферной зоне со стабильным уровнем сигнала на два балла больше чем летом, складывается в течении осеннего периода постепенно. По результатам многократных наблюдений можно выделить шесть характерных ступеней осеннего прохождения:
Первые, слабые, но уверенные признаки осеннего прохождения обнаруживается уже в середине августа, сигнал от отдельных радиомаяков возрастает на балл, но очень не стабильно, и в течение месяца ситуация не изменяется.
Вторая ступень прохождения наблюдается в конце сентября, и обусловлена более высокой стабильностью уровней сигнала. До 50% контролируемых радиомаяков уверенно принимаются на балл сильнее.
Третья ступень осеннего прохождения проявляется в начале октября и характеризуется ещё большей стабильностью, до 80% контролируемых радиомаяков слышны на балл выше. Появляются первые РВ станции из других областей, как правило, во второй половине дня.
В конце октября наступает четвёртая, особая ступень прохождения, когда уже все контролируемые радиомаяки уверенно принимаются на балл мощнее. Как правило, во второй половине дня слышны РВ станции не только из других областей, но и стран ближнего зарубежья.
В начале и в конце ноября наблюдаются пятая и шестая завершающие ступени осеннего прохождения. Сигнал возрастает постепенно ещё на один балл. Таким образом, к началу декабря окончательно складывается зимнее прохождение. Уровни сигналов от контролируемых радиомаяков уверенно возрастают на два балла и остаются стабильными в течение зимнего периода.
По мере роста сигнала, в указанный период времени, отмечается «размытость» пеленга на радиомаяки и чем дальше, тем больше зона равнозначности пеленга.
С наступлением весны наблюдается постепенный ступенчатый спад сигнала, сначала на балл, затем ближе к концу мая месяца до двух баллов. Радиомаяки, принимаемые зимой на семь баллов, летом практически не слышны.
Представленный мной материал о динамике прохождения радиоволн в течение года, основывается на многочисленных наблюдениях на протяжении нескольких лет, и позволяет сделать вывод о том, что сезонный характер распространения радиоволн СВ диапазона в точности соответствует циклическому изменению солнечного облучения на данной географической широте. Электронная концентрация областей E и F1 в часы освещённости однозначно определяется величиной зенитного расстояния, т.е. зависит от угла падения солнечных лучей на ионосферу. Увеличение зимой уровня сигнала на два балла в ближней зоне и приём станций из других областей, это два взаимосвязанных процесса. И то и другое является результатом действия ионосферных волн.
Ионосферные волны в часы освещённости действуют летом и зимой. Только летом слой D сильно поглощает радиоволны СВ диапазона и уровень их мал. Осенью и ближе к зиме область D поглощает меньше, что подтверждается постепенным ростом уровня сигнала от контролируемых радиомаяков. Зимой поглощение в слое D ещё меньше, сигналы увеличивается ещё на балл. В итоге, в зимнее время уровень сигнала возрастает на два балла по сравнению с летом. Весной солнечная активность увеличивается, растёт поглощающая способность слоя D, контролируемые сигналы ступенчато уменьшаются, сначала на балл, а в конце мая на два балла. Сезонный цикл повторяется.
Основной вывод, который хотелось бы сделать, состоит в том, что в зимний период ионосферные волны в часы освещённости действуют не только в высоких широтах, и не как исключение, а скорее как правило. Причём, в ближней зоне (до 100 км) со стабильным уровнем сигнала, а далее, с периодическими федингами.
ДВ диапазон меньше подвержен сезонным изменениям, и зимой в ближней зоне до 30 км наблюдается даже уменьшение сигнала, а увеличение расстояния вдвое не приводит к уменьшению силы сигнала, и на удалении 150…200 км сигналы ещё слышны. Летом на таком расстоянии радиомаяки ДВ диапазона не принимаются.
Кроме сезонных изменений на прохождение радиоволн оказывают влияние и другие факторы, например в ясные морозные дни прохождение заметно лучше.
Придерживаясь второй версии, автор всё же считает, что остаются вопросы, для ответа на которые требуются дальнейшие и более точные наблюдения.
Открытый урок по физике 11-го класса: «Свойства электромагнитных волн, распространение их и применение»
Разделы: Физика
Тема урока: Свойства электромагнитных волн. Распространение и применение электромагнитных волн.
Цель урока: повторить механические волны и их характеристики; понятие электромагнитной волны; их свойства, распространение и применение. Показать роль эксперимента в торжестве теории. Расширить кругозор учащихся.
На доске плакат, на котором указываются этапы работы класса: “Вспоминай – смотри – делай выводы – поделись интересными идеями”.
На уроке мы изучим свойства электромагних волн на примере радиоволн (от мм до долей сотен км). Особенностью их распространения и применения. Услышите интересные сообщения ваших одноклассников о их применении. На столе пред вами листочки с заданиями, которые по ходу урока вами будут заполнены.
У электромагнитной волны нет горбов (впадин), в ней вектор напряженности электрического поля Е и магнитной индукции В изменяются по синусоидальному закону, взаимно перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны. Демонстрируется модель электромагнитной волны, выполненная из цветной бумаги на спице. (При вращении ее создается впечатление, что вектора Е и В изменяются во всевозможных направлениях, перпендикулярных направлению ее движения). (рис. 65, стр.70 Физика-11, Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев)
II. Изучение нового материала.
Разрабатывая теорию электромагнитного поля Д.Максвелл в 60-х годах IXX века теоретически обосновал возможность существования электромагнитных волн (на основе составленных им дифференцированных уравнений) и даже вычислил скорость их распространения. Она совпала со скоростью света v=с=3*10 8 м/с. Это дало Максвеллу основание сделать заключение: свет – это один из видов электромагнитных волн.
Выводы Максвелла были признаны далеко не всеми физиками – современниками Максвелла. Требовалось экспериментальное подтверждение существования электромагнитных волн. Теория без практики мертва!
Такой эксперимент был выполнен в 1888 году немецким физиком Г.Герцем. Опыты Герца блестяще подтвердили теорию Максвелла. Но немецкий физик не видел перспективы их применения. А.С.Попов, русский физик, сумел найти им практическое применение, т.е. дал им путевку в жизнь. Была осуществлена безпроволочная связь с помощью электромагнитных волн.
Для получения электромагнитной волны необходимо создать колебания заряда высокой частоты. Это возможно осуществить в открытом колебательном контуре. Интенсивность излучения электромагнитной волны пропорциональна 4-й степени частоты. Низкочастотные колебания (звуковые) антенна не излучает.
Эксперимент: Современные технические устройства позволяют получить электромагнитные волны и изучить их свойства. Лучше использовать волны сантиметрового диапазона (=3см). Километровые волны излучаются специальным генератором сверхвысокой частоты (СВЧ). Генератор с помощью рупорной антенны излучает электромагнитные волны. Электромагнитная волна достигая приемника преобразуются в электрические колебания и усиливаются усилителем и подаются на громкоговоритель. Электромагнитные волны излучаются рупорной антенной в направлении от рупора. Приемная антенна в виде такого же рупора принимает волны, которые распространяются вдоль ее оси.(общий вид установки изображен на рис.81)
Учащиеся после демонстрации записывают свойства электромагнитных волн (задание А).
Таким образом, опыты доказали существование электромагнитных волн и помогли изучить их свойства.
Классификация электромагнитных волн – (радиоволн).
В) космической связи
Таблица 1. Классификация радиоволн.
