|
SOUVISLOST ŠÍŘENÍ ELEKTROMAGNETICKÝCH VLN S POČASÍM [1950]
Podle článku R. S. L. Cole (ZL2TD) v Break-In
upravil a přeložil OK1DW. Elektromagnetické vlny se šiří na vzdálenost větší, než je optická viditelnost tak, že letí vzhůru, ve vhodné výši se ohnou a dopadnou zpět k zemi, kde jsou zachyceny na anténu přijímače. Tomuto ohybu směru vln říkáme obyčejně refrakce, lom. Pokusy bylo dokázáno, že prochází-li elektromagnetický vlna z „hustšího“ do „řidšího“ prostředí, horní část čela vlny prochází hranicí mezi oběma prostředími dříve než dolní část, a vzhledem k tomu letí rychleji. Tak se čelo vlny uhýbá a vína letí jiným směrem, poněkud odchylným od směru původního. Užíváme-li pojmů „hustší“ a „řidší jsme si vědomi, že nejsou zcela správné, ale přece dávají dobrou představu o pochodu děje. Rychlost elektromagnetických vln, procházejících nějakým prostředím, závisí jak na hustotě elektronů, tak na prostředí. Velikost ohybu, který vzniká na rozhraní obou vrstev, je úměrná indexu lomu prostředí který opět závisí na počtu volných elektronů v něm. Tak elektromagnetická vlna, jak výše řečeno, se šíří zprvu vzhůru, plynule mění rychlost podle prostředí, kterým prochází, poznenáhlu se ohýbá vzhledem k tomu, že prochází prostředími s různým indexem lomu, a vrací se zpět k zemi. Krátké vlny (3-30 Mc/s) se ohýbají obyčejně takto v ionosféře, jelikož tam je zvětšená hustota elektronů, hlavně účinkem ultrafialových paprsků slunečních. Plyny ve vnější atmosféře tvoří vrstvy, a poměrně náhlé změny v jejich indexu lomu způsobují ohýbání těchto krátkých vln. (Pozn. 1). V troposféře (dolejší část atmosféry, tahající od povrchu země do výše asi 10.000 m) závisí index lomu však také na relativní vlhkosti, teplotě, barometrickém tlaku a normálně klesá s výškou. To způsobuje ohýbání slunečních paprsků při průchodu atmosférou a ohýbání ultrakrátkých vln v křivce, která je za normálních okolností velká přibližně jako čtyřnásobný poloměr země. (Pozn. 2). Podobně bude ohnuta elektromagnetická vlna, prochází-li mezi dvěma vrstvami vzduchu o různé hustotě (t. j. s různým indexem lomu). V mírných zeměpisných šířkách plynou často vrstvy teplého, lehkého vzduchu sta kilometrů stále nad vrstvami studeného, těžšího vzduchu. Mezi nimi je hraniční plocha, kterou nazýváme plocha frontální, nebo lépe řečeno „teplá fronta“. Může se státi, že elektromagnetická vlna, která prochází směrem vzhůru od země studenou a „hustou“ vrstvou do vrstvy teplé a lehčí, může být ohnuta na frontální ploše, která je dělí. Při dalším postupu je vlna stále více a více ohýbána a může být ohnuta zpět k zemi. Jiný zvláštní, stejně důležitý případ nastane. postupuje-li chladný vzduch (často rychlostí vichřice). vnikne-li pod teplejší vzduch a vznikne-li dělicí plocha mezi oběma vrstvami. Tomuto případu říkáme ,,studená fronta“. Na obou polokoulích postupují pásma vysokého a nízkého tlaku za sebou kolem zeměkoule od západu k východu rychlosti zhruba kolem 600 km denně. V typických případech vzniká v pásmu nízkého tlaku současně studená i teplá fronta, a tak mohou nastat podmínky příznivé pro spojení DX.
Pod teplou frontou až do vzdáleností 1000 km od její základny (místa, kde se frontální plocha setkává se zemí), jsou vhodné podmínky pro práci na ultrakrátkých vlnách drahami v troposféře. Zdá se, že nejlepší výsledky byly pozorovány na kmitočtech 40-200 Mc/s. Zvláštní případ, vhodný pro práci DX, nastává. je-li základna fronty vzdálena asi 500 km od bodu ležícího uprostřed mezi oběma stanicemi. Tato vzdálenost rovná se zhruba jednodennímu postupu fronty. Teplý vzduch, který se pohybuje nad oběma stanicemi, může ohnout vlny, jak jsme již dříve naznačili, a umožnit spojení drahou v troposféře s daleko lepší slyšitelností než obvykle. Měření elektromagnetického pole, které bylo konáno mezi New Yorkem a místem položeným asi 270 km severovýchodně na kmitočtu 43 Mc/s, dokázalo, že největší síly signálu bylo dosaženo jeden až dva dny před tím, než základna teplé fronty prošla nad územím. Tehdy stoupla síla signálu až o 6 db nad normál. (Pozn.3). Při předpovídání podmínek pro DX tohoto druhu připomeneme si starou pranostiku, podle které pršívá tři dny potom, kdy se vysoko na obloze objeví jemné řasové obláčky (cirry). To vyplývá ze skutečnosti, že tyto mraky jsou obyčejně na vrcholu teplé frontální plochy a přibližně 1000 km od její základny. Když prochází základna fronty dotyčným místem, obyčejně nějakou dobu vytrvale prší.
Může že stát, že při průchodu studenou frontou rychlost elektromagnetické vlny vzrůstá, neboť vchází do prostředí řidšího, teplejšího, a ohne se směrem k zemi. Hranice mezi oběma vrstvami není v tomto případě tak nápadná jako u teplé fronty. Na tomto místě třeba upozornit, že při studené frontě je zvlášť nutno sledovat meteorologické zprávy, abychom mohli určit její přesnou polohu. Pozorováni konaná Pickardem a Stetsonem (pozn. 4) od února 1945 do července 1946 dokázala, že největší vzestup sily signálů nastává dva dny po průchodu studené fronty. Dovedeme-li správně využit zpráv meteorologických stanic a sledujeme-li tvary mraků, můžeme stanovit poměrně správně dobu vhodnou pro práci drahami v troposféře. Zmiňme se o tom, že W1GDQ (pozn. 5) takto před válkou dosáhl velmi pěkných úspěchů na pásmu 112 Mc/s. Inverse v nižší atmosféře, které nastávají při přechodu anticyklony
(Anticyklona je oblast vysokého tlaku vzduchu s větry vanoucími směrem od maxima tlaku a otáčejícími se na severní polokouli vpravo). Významnější inverse (zvrat) v ubývání teploty s výškou může nastat na pevnině během přechodu anticyklony. Tehdy je vzduch poměrně v klidu a běžně se vyskytují vrstvy vzduchu o různé teplotě. Anticyklony jsou běžně provázeny krásným, jasným počasím. Ve dne slunce přímo pálí a zahřívá povrch země a od něho se ohřívá vzduch nad ním do značné výšky. Večer vyzařování tepla opět ochlazuje zemi i vzduch, který se jí dotýká, takže vrstvy chladného vzduchu budou při zemi, zatím co ve výši úd 30 do 1000 m bude vrstva teplejšího vzduchu. Takto vzniká tepelná inverse, za které lze často dosáhnout krásných výsledků DX. Podobné podmínky se vyskytly minulého léta ve východní části USA a umožnily překonání řady rekordů, jak o tom podal zprávu W2BAV v QST v srpnu 1949 (pozn. 6). Autor zjistil, že nejlepší podmínky nastaly bezprostředně po průchodu anticyklony neboli tlakové výše. To si můžeme vyložit takto: Oběh vzduchu kolem takovýchto anticyklon sleduje v celku směr isobar (čára spojující místa o stejném barometrickém tlaku). V anticykloně koluje vzduch na severní polokouli ve směru ručiček hodinových, na jižní polokouli proti tomuto směru. U cyklony, již obyčejně říkáme tlaková níže, vzduch koluje opačným směrem. Můžeme zjistit, že na obou polokoulích vzduchu bezprostředně za anticyklonou (výši), který přichází z končin blíže rovníku, je teplejší a dává lepší vyhlídky na DX, než vzduch před tlakovou výši. V druhém případě vzduch je studenější, daleko nestálejší a často přináší špatné počasí a nepravidelné podmínky z předcházející oblasti nízkého tlaku, a vrstvy vzduchu o různé hustotě jsou špatně od lišené. Vzhledem k tomu podmínky pro spojení DX jsou velmi špatné. Podobná nestálost vzniká na drahách běžných krátkých vln působením slunečních výbuchů, které způsobují změny v pravidelných vrstvách ionosféry. Vliv na krátké viny (3-30 Mc/s) Měli bychom se zmínit že ohyb elektromagnetických vln, který vzniká v troposféře, není vyhrazen ultrakrátkým vlnám, ale ovlivňuje také vlny, které se přenášejí drahami v ionosféře jako krátkovlnné signály. Bylo zjištěno, že podmínky pro abnormální ohyb krátkých vln nastávají pravidelně na severní polokouli na 42. rovnoběžce při převládajícím jihovýchodním větru. Tyto podmínky nastávají nejčastěji těsně po přechodu tlakové výše nebo před tlakovou níží. (Pozn. 7). Účinek na nízké kmitočty Zjištěni značného vlivu počasí na šíření elektromagnetických vln není nic nového. Před více než čtvrt stoletím pokusy Pickardovy a Austinovy (pozn. 8) na základě stovek měření dokázaly, že síla elektromagnetického pole podstatně zesílí při přechodu studené fronty. Tato měření byla konána na kmitočtu kolem 20 kc! Vliv ohybu elektromagnetických vln v atmosféře je nejpatrnější a nejdůležitější na ultrakrátkých vlnách. Lze tvrdit, že amatéři, budou-li bedlivě sledovat klimatické podmínky, které přinášejí mimořádné šíření ultrakrátkých vln, mohou dosáhnout překvapujících DX, zatím co tytéž podmínky mohou přinést jiným amatérům, kteří jich nedovedou využít, řadu neúspěchů.
Literatura: *
Redakce Krátkých vln děkuje touto cestou p. dr. E.
Veselému ze Státního meteorologického ústavu za laskavé přehlédnutí překladu
tohoto článku. přepsal a upravil pro web OK2KKW Matěj, OK1TEH |
Teplá
fronta
Studená
fronta