|
Ing. T. Dvořák, OK1DE Podobně jako předminulý rok v době přibližně od poloviny do konce září (viz též zprávy ve VKV rubrice AR 11/61), objevily se i loni ve dnech 8. až 11. a 22. až 24.10. výjimečně příznivé podmínky šíření, které byly - jako již tradičně - využity hlavně ve směru na sever a severozápad. Ač proti roku 1961 trvaly jen poměrně krátkou dobu, zachytila je celá řada stanic (OK1KCU/p, OK1VR/p, OK1VBG/p, OK1KSO/p, OK1DE/p a další) patrně díky propagaci, kterou v předcházejícím roce zajistil po řadu večerů se opakující poslech OK1VDQ/p, OK1VBG/p a dalších libereckých stanic z Ještědu i OK1VR/p ze Sněžky, kteří dělali jednu švédskou a dánskou stanici za druhou. Pomohla i senzační noc, ve které OK1EH/p udělal několik Angličanů a první spojení ON/OK. Uvážíme-li však, že i za letošních kratších troposférických podmínek bylo možno, asi týden s každého kopce na severu republiky, vyššího než 800 až 900 m, pracovat s SM, OZ, UP2, UA1, UR2 a jinými možná ještě vzácnějšími DX stanicemi, jež jsou jinak na dvoumetrovém pásmu nedosažitelné, bylo by přece jen mohlo být těch OK stanic a tím i propagace naší dobré práce na VKV ještě víc. Nelze předpokládat, že by opravdový amatér nebyl ochoten obětovat volný čas i osobní pohodlí za příležitost slyšet, jak na jediné krátké CQ volá celé dvoumetrové pásmo a žádná stanice není „kratší“ než dobrých 600 km. Pak lze hledat vysvětlení jen v tom, že existence mimořádných podmínek nebyla včas zpozorována. Možná, že i stanice, které sledovaly provoz, pochybovaly, že podmínky vydrží do příštího večera, kdy by mohly být na kótě. A přece lze podmínky nejen včas rozpoznat, ale i s poměrně dobrou vyhlídkou na úspěch předpovědět na potřebných 24 hodin dopředu, vyznáme-li se trochu ve spojitosti mezi počasím a šířením VKV v troposféře. Bohužel nejsou zatím tyto znalosti zvláště mezi novými koncesionáři příliš rozšířeny. Protože na stránkách AR již delší dobu nebylo o tomto námětu nic napsáno, bude snad na místě krátká rekapitulace základních vědomostí, do plněná některými praktickými poznatky.
Kdyby byla atmosféra naprosto homogenní (tj. kdyby při výstupu teplota a tlak klesaly rovnoměrně s výškou), nešířily by se VKV v podstatě dále než k tzv. radiovému obzoru. Ten je poněkud větší než optická dohlednost a to v důsledku větší schopnosti ohybu radiových vln proti světelným. Platí tu zásada, že čím větší délka vlny, tím snáze dochází k ohybu. Překonat vzdálenosti ke stanicím za radiovým obzorem není tedy přímým šířením možné - musí dojít k nějakému jevu, který dovolí prodloužit radiovou dohlednost. Tímto jevem je odraz vln, jehož mechanismus vysvitne nejlépe z jednoduchého optického příkladu. Z pohledu na obr. 1 a je zřejmé, že pan A může díky odrazu světelných vln v důmyslném zařízení, sestávajícím ze zrcadla na tyči, pozorovat, co dělá za zdí jeho dcera přesto, že je jinak zcela mimo dohled. Zcela stejným způsobem může dojít i k radiovému spojení mezi dvěma místy X a Y (viz obr. 1b), oddělenými vzájemně horským hřebenem. Úlohu zrcadla v tomto případě zastane jakákoliv nehomogennost atmosféry, např. rozhraní teplého a chladnějšího vzduchu pod bouřkovým mrakem. Je zároveň patrno, že v čím větší výšce dojde k odrazu, tím větší by mohla být i překlenutá vzdálenost.
Ze zkušenosti ovšem víme, že zvětšování vzdálenosti tímto způsobem je nemožné. Hlavním omezujícím faktorem je skutečnost, že k překonání 600 až 700 km, které by již bylo možno považovat za slušnou vzdálenost, by musela být výška odrazného prostředí asi 10 km (pozn. OK1TEH: viz dnes běžná RS QSO). V celé dráze signálu vzhůru od vysílače k rozhraní a dolů k přijímači by už přitom nesměla být žádná jiná nehomogennost, jež by signál vychýlila ze žádaného směru. Prakticky vzato by musela být po celé trase signálu, ti. v délce asi 700 km, ohromná jednolitá výška s inverzí nebo izotermií (viz obr. 2) ve výši kolem 10 km. Takové počasí se však nad střední Evropou prakticky nevyskytuje a není tedy naděje, že bychom tímto způsobem dosáhli nějakých významnějších DX spojení. Jak je tedy možné, že se přesto téměř každý rok vyskytne řada dnů, během nichž je možno za splnění určitých předpokladů pracovat se SM, OZ, ON, PA, eventuálně i G jako s místními stanicemi? Odpověď na tuto otázku poskytuje podrobnější průzkum meteorologické situace z těchto dní. Spolu s přehledem dosažených spojení prakticky téměř vždy ukáže, že k dálkovému šíření došlo vniknutím signálu do tzv. duktu, tvořeného dvěma odraznými rovinami nad sebou. V nich se pak elektromagnetické vlny šiří vícenásobným odrazem (obr. 3). Dukty se mohou vytvářet buď mezi dvěma inverzemi. (dukt A), nebo mezi inverzí a zemí (dukt B). Proti šíření naznačenému na obr. 1b mají dukty ohromnou výhodu v tom, že zakřivení Země u nich nijak neovlivňuje dosah signálu, který závisí jen na výsledném útlumu šíření.
Z obou typů vlnovodů, naznačených na obr. 3, bude mít dukt B menší útlum a to proto, že země je lepší odraznou plochou než rozhraní vzduchu různých teplot. Předpokladem ovšem je, aby v místech, kde dochází k odrazu, byl pokud možno volný rovný terén bez lesů, měst a jiných překážek, které snižují účinnost odrazu. Tento požadavek zřejmě velmi dobře splňují širé roviny východního NDR, Polska i pobaltských sovětských republik. Jsou nadto protkány velkými vodními plochami, které tvoří ideální odrazná zrcadla. Naproti tomu nelze dobře počítat s tím, že by duktů typu B mohlo být využito např. směrem přes Šumavu a Alpy, kde se signál již při prvém návratu k zemi musí doslova utlouci v členitém terénu. V těchto směrech je zřejmě nutno počítat spíše s využitím duktu typu A, který však má proti duktu typu B mimo již dříve zmíněný zvýšený útlum závažnou nevýhodu v tom, že obě stanice musí být nad jeho spodní rovinou tj. na kopcích, převyšujících úroveň dolní inverze. (Pravděpodobnost vzniku takové meteorologické situace, při které by se spodní hladina na obou koncích duktu sklonila až na zem a tak umožnila pozemním stanicím vniknout do duktu, je jen nepatrná). Dukt typu A tedy poskytuje jen malý výběr stanic a možnost spojení jeho prostřednictvím je tím značně omezena. Uvažujeme-li dále o předpokladech, jež musí dukty pro DX provoz splňovat, je zřejmé, ze významnou roli hraje i velikost rozdílu výšek obou odrazných rovin. Budou-li příliš těsně u sebe, zeslabí se signál velkým počtem odrazů, nutných k překonání dané vzdálenosti. Navíc ještě roste nebezpečí, že některý z odrazů padne do místa, kde je v jedné z odrazných rovin náhodná „díra“. Budou-li naopak roviny vlnovodu příliš vzdáleny, prodlouží se neúměrně dráha signálu a sníží účinnost odrazů, která závisí na úhlu dopadu. Např. od země se při nepatrných úhlech dopadu odráží prakticky beze ztrát veškera přivedená energie, se zvětšováním úhlu však ztráty rostou. Jsou největší při kolmém dopadu, kde mohou podle druhu půdy dosáhnout až 70 - 80 %. Existuje tedy určitá optimální hodnota rozdílu výšek obou vlnovodových ploch, která se podle odhadu autora pohybuje kolem 700 až 1000 m.
Na velikost útlumu signálu během jeho šíření v duktu má mimo rozměry vlnovodu samozřejmě vliv i celá řada dalších faktorů, z nichž uveďme především jakost odrazného rozhraní. Čím ostřejší bude přechod mezi oběma prostředími, tím lepší bude i odrazná účinnost! Právě tak jako u země musí být přitom odrazná plocha spojitá a pokud možno rovná. V této souvislosti je třeba podotknout, že nejsouvislejší a nejvýraznější bývají právě přízemní inverze, což dále podporuje teorii o lepší účinnosti duktů typu B proti typu A, kde bývá horní hladina vlnovodu, tvořená výškovou inverzi, často rozrušená větrem. Shrneme-Ii vše, co zde bylo až dosud řečeno, lze již formulovat několik základních požadavků, jež musí být splněny, má-li dojít ke vzniku dálkového vlnovodu. Především je nutno, aby nad celou oblasti, jež má byt signálem překlenuta, byla co možná mohutná přízemní inverze. Bez ni totiž nemůže vzniknout účinný dukt žádného z obou typů (spodní hranice duktu typu A vytvořená hladinou přízemní inverze bývá totiž většinou tak vysoko, že by do duktu mohlo vniknout jen několik málo nejvyšších vrcholků.) Nejintenzivněji se přízemní inverze vytvářejí za jasného bezoblačného počasí v přechodných obdobích roku s velkými rozdíly mezi denní a noční teplotou. Je to zejména období podzimních a někdy i jarních jasných dní, kdy odpolední slunce vyhřívá povrch Země, od něhož se zahřejí i vrstvy vzduchu, které s nim přicházejí do styku (viz čárkovanou křivku na obr. 2). Jakmile slunce zapadne, tenká prohřátá vrstva rychle vysálá a ochladí se na poměrně nízkou stálou teplotu, již si země pod povrchem udržuje. Od ní se pak celou noc ochlazuji i vrstvy okolního vzduchu a dochází k inverzi charakterizované tím, že se tvoří husté ranní mlhy, které brání často až do poledních hodin opětnému zahřátí země a tím i rozpuštění vzniklé inverze. Jelikož je k výše popsanému prohřívání velkých ploch země nezbytně nutné jasné slunečné počasí, je samozřejmé, že nad územím, kde má dojít ke vzniku přízemní inverze, musí být výrazná tlaková výše, která je tedy druhým základním předpokladem pro vznik obou typů duktů. Pro vznik duktu A musí být ještě navíc splněn požadavek, aby ve výši asi 700 až 1000 m nad hladinou přízemní inverze byla druhá výšková inverze nebo izotermie. Pro typ B není druhá inverze potřeba, zato však celý dukt musí, jak již bylo vysvětleno dříve, probíhat nad co možná rovnou a holou krajinou. K využití obou typů duktů je u nás nutno být na kopci. Proč je to nutné u duktu A, vyplývá dostatečně jasně z pohledu na obr. 3. Poněkud složitější je vysvětlení u duktu B.
Na obr. 4 je schématicky naznačena situace, odpovídající zhruba stavu ve dnech, kdy bylo u nás loňského roku během říjnových podmínek pracováno se Skandinávií. Nad celou trasou Mnichov—Praha—Berlín—Kodaň byla jednolitá přízemní inverze ve výšce kolem 800 m, jež vytvořila nad rovinami Polska a NDR směrem od Krkonoš na Kodaň a Stockholm ideální vlnovod. Přímý vstup do něho však byl v Čechách a na Slovensku uzavřen pohraničními horami, takže např. pražské stanice se do něho mohly dostat jen dvojím průchodem přízemní inverzí a jedním odrazem od nevýrazné izotermie, která ležela ve výši kolem 2000 m (viz obr. 4.) Utlum této cesty nebyl sice tak velký, aby zabránil pracovat se stanicemi na Krkonoších, případně i s polskými stanicemi za horami, postačil však úplně na vyřízení signálů skandinávských stanic, jež zůstávaly hluboko pod úrovní šumu. Výjimkou přitom byly některé oblasti na Moravě, kde bylo v určitých směrech — patrně těch, které nebyly zakryty pohraničními horami — možno vstoupit do duktu i od krbu. Daleko lépe však na tom byly všechny stanice ležící za hradbou Krkonoš, Jeseníků a Tater jako SP, DM, DJ/DL a PA, které mohly vzniklého duktu využívat ve směru na východ, sever a západ do vzdáleností až kolem 1000 km a to zcela pohodlně ze svých stálých QTH. Naproti tomu u nás byla jen jediná možnost jak podmínek využít, a to zaujmout pozici na některém vhodném okrajovém kopci Krušných hor, Krkonoš, Jeseníků atd., který by měl volný výhled do rovin, nad nimiž se vytvořil dukt. Jakým způsobem z těchto kopců, převyšujících úroveň přízemní inverze, signál do vlnovodu vniká, není zcela jasné. Celkem přijatelná se zdá být teorie, že signál, dopadající shora na inverzi, se jen částečně odráží vzhůru, zatímco zbytek inverzí proniká a dostává se tak do vlnovodu. Jelikož tu jde na rozdíl od např. pražských stanic (srovnej obr. 4) pouze o jediný průchod, je signál vniklý do vlnovodu ještě dostatečně ‘silný, aby překonal vzdálenosti řádově až 1000 km. Vydatně k tomu zřejmě přispívá i velká účinná výška stanic na kopcích, jež mnohonásobně zvýší intenzitu pole vysílaného i přijímaného signálu a tak bohatě vyrovná vzniklé ztráty. Tím bychom prakticky skončili rekapitulaci základních vědomostí a můžeme se vrátit k již dříve položené otázce, jak vývoj duktů včas rozpoznat, popř. předpovědět. Nejjednodušším a velmi osvědčeným prostředkem je přímé pozorování, které podle možnosti doplníme sledováním barometru. Víme již, které hlavní požadavky musí být splněny:
1. Musí být slunečné, alespoň odpoledne a večer naprosto bezmračné počasí s jasnými, chladnými nocemi, trvající již několik dní. 2. Barometr má stoupat, popř. setrvávat na vysokém tlaku. 3. Musí se tvořit husté ranní mlhy. 4. Ve výšce i při zemi nemá být silný vítr, večer má nastávat úplné utišení. Jsou-li tyto požadavky splněny, jsou nad územím, které pozorujeme, dány všechny předpoklady pro vznik duktů typu B. Je ovšem otázka, zda je pod vlivem pozorovaného počasí dostatečně velké území ve správném směru. (Řekli jsme již dříve, že dukty typu B nám nebudou ve směrech přes horské oblasti nic platny.) Z optického pozorování také nelze říci, zda se v atmosféře vytvořila výšková inverze, popř. jak rychle a jakým směrem se tlaková výše pohybuje. Částečnou odpověď na tyto otázky poskytuje běžná rozhlasová zpráva o počasí, v níž bývá uvedeno stručné zhodnocení situace i předpověď na příští den. Pro přesnou informaci je však nutno zachytit podrobnou zprávu pro plachtaře, jíž československý rozhlas vysílá každý den v 0800 SEC na stanici Československo (Praha II), na kmitočtu 1286 kHz. Zpráva obsahuje všechny dosud postrádané informace, mj. údaje o inverzích nebo izotermiích, o přízemním a výškovém větru a popisuje rozložení počasí nad Evropou a bezprostředním okolím. Pokud není zvláště uvedeno jinak, zachycuje zpráva stav v 0100 hodin SEČ ráno běžného dne. Vysvětleme si vyhodnocení obsahu zprávy na praktickém příkladu ze dne 10. října 1962, kdy bylo možno u nás pracovat se SM, OZ, UP2, DM a DJ resp. DL stanicemi: 1. Povětrnostní situace 0100 SEČ (analýza):
Tlakové útvary: V 1030 mb 06208
V 1030 mb 35320
N 1010 mb 03918
Fronty: T 03918 04915 05806
S 35815 36025 36230
S 03918 03615 03514
Izobary: 1010mb 04317 04021 03715 04317
1015mb 03523 04025 04522 04915 04011 03512
1015mb 37012 36232 35850
1010mb 37020 36235 36150
1000mb 37034 36343 36350
995mb 37037 36446 36450
1020mb 36026 35442 34540 33722 33914 34210
34205 34500 05213 05222 05525 06025
06620 06810 36905 36026
1025mb 05708 05515 05522 06020 36710 36515
35818 35532 35936 34733 34433 33920
34415 34607 34812 35606 05602 05708
1030mb 06301 06012 06308 06301
1030mb 35220 35318 35322 35220
2. Výstup Praha:
Výška m: 374 580 1000 1280 2000 3000
Tlak mb: 985 964 900 875 800 810
Teplota oC: 12,2 14,6 12,0 10,2 10,2 0,2
Ros. bod oC: *) *) Údaje pro stručnost neuváděny
Vítr při zemi: klid
3. Výstup Poprad: *)
4. Předpověď výškového větru:
1000 m proměnlivý 5 m/vt
2000 m 120° 7 m/vt
3000 m 140° 10 m/vt
5. Situace: Tlakové výše nad střední Evropou zvolna slábne
6. Vývoj počasí: Ráno mlhy, přes den většinou jasno. Ranní teploty 4 až 2° C, v nížinách kolem nuly.
Nejvyšší teploty 20 až 22° C. Slabý, během dne mírný východní vítr.
7. Tlaková tendence: Mírný pokles, později setrvalý stav.
Část 1. zprávy obsahuje šifrovanou analýzu povětrnostní situace a to údaje o středu tlakových útvarů (V — výše, N — níže, O — okluze) o poloze teplých (T), studených (S) front a okluzí (O) a konečně mapu izobar. Zeměpisnou polohu jednotlivých bodů hlášených útvarů udává pětimístná číselná skupina. Začíná nulou, jde-li o západní, trojkou, jde-li o východní délku. Další dvě číslice značí severní šířku a poslední dvě zeměpisnou délku. (Např. 06208 značí 62 s. š. a 08 záp. délky) Nákres situace podle části 1 zprávy je na obr. 5. Části 2. a 3. obsahují údaje o průběhu tlaku, teploty a rosného bodu v závislosti na výšce nad mořem a to pro Prahu a Poprad. Pro zjednodušení byly z tabulky vypuštěny údaje rosného bodu (jejich znalost je sice pro předpověď dalšího vývoje užitečná, vyžaduje však další výklad. Zájemce odkazujeme na článek [1] v pramenech).
Graficky jsou údaje odstavce 2. zachyceny v diagramu na obr. 6. Popradský výstup je zde nahražen zajímavějšími výstupy z Berlína, Kodaně a Stockholmu, které poskytují přibližný obraz o teplotním průřezu trasy Praha—Stockholm (viz též obr. 4). Je patrno, že se z Prahy až do Stockholmu táhla skutečně ohromná přízemní inverze, jež se jako obyčejně při průchodu nad mořem snížila a tak prakticky uzavřela vytvořivší se vlnovod. (Nejvzdálenější stanice nimiž bylo pracováno, ležely toho dne v okolí švédského Borasu, Stockholm byl již uzavřen). Další údaje zprávy jsou slovní a nepotřebují komentáře. Směr větru se udává ve stupních: 0° je severní, 90° východní vítr atd. Z údajů vyplývá, že lze počítat s tím, že příznivý ráz počasí ještě vytrvá, část 6. potvrzuje, že se v noci vyvinou dukty (velké rozdíly ranních a denních teplot, mlhy a jen slabý vítr, který nepromísí příliš vzduchové vrstvy). V noci z 10. na 11. 10. skutečně ještě byly výborné podmínky! V období, kdy je naděje na DX podmínky, se mimoto doporučuje sledovat situaci ze dne na den, protože ze srovnání s předchozími situacemi zřetelně vyplyne směr a rychlost přesunu jednotlivých útvarů, jež poskytuje časové měřítko pro posouzení dalšího vývoje. Synoptickou mapu a výstupy přitom kreslíme nejlépe tak, že na silnější čtvrtku vytáhneme tuší ve zvětšeném měřítku rastry z obr. 5 a 6. Na takto připravený podklad pak každý den připevníme čistý průsvitný papír, na který zakreslíme hlášenou situaci a výstupy. Podrobněji o zhodnocení zprávy o počasí pojednává již dříve zmíněný pramen [1]. Tištěné denní přehledy počasí s rozšířenými údaji zprávy o počasí je možno objednat písemně od Hydrometeorologického ústavu, Praha 5, Holečková 8 (předplatné 12.- Kčs měsíčně, nebo 40 hal kus) - dostaneme je ovšem až o několik dní pozadu, takže se hodí spíše pro dokumentaci. Závěrem bych rád poděkoval operatérům stanic OK1KSO a OK1VBG za cenné informace, jež spolu se zprávami OK1VR a meteorologickými situacemi z Mnichova, Prahy, Berlína, Varšavy, Kodaně, Stockholmu a Oslo poskytly materiál k tomuto článku. Praktické ověření umožnil pisateli OK1VBG, který v noci z 10. na 11.10. 62 ochotně uvolnil věž na Ještědu i se svou směrovkou a obětavě pomohl vynést těžká zařízení až na půdu věže, která se nám při poslední cestě zdála víc než 1010 m vysoko! [1]
Dr. J. Förchtgott: „Rozhlasová zpráva o počasí“. Meteorologické zprávy
1956, č. 9. V roce 2007 přepsal a upravil pro web OK2KKW Matěj OK1TEH |
Obr. 1. a) zvětšení optické dohlednosti odrazem
světelných vln v zrcadle, b) spojení se stanicí za radiovým obzorem
odrazem elektromagnetických vln od rozhraní v atmosféře.
Obr. 2.
Příklad průběh teploty v závislosti na výšce s inverzí a izotermií.
Obr.
3.
Základní typy duktů s vyznačenými drahami šíření.
Více obrázků inverze =
Obr. 4.
Zjednodušené schéma situace během říjnových podmínek na trase
Praha-Berlín-Kodaň-Stockhom.
Obr. 5.
Mapa tlakových útvarů, vynesená z údajů zprávy o povětrnosti
Obr. 6.
Výstup Praha se zakreslenými výstup pro Berlín, Kodaň a Stockholm