Mając nieco szczęścia, lub najczęściej po prostu przypadkiem, od maja do sierpnia możemy w radioodbiorniku FM natknąć się na silny odbiór stacji radiowych z zagranicy - włoskich, hiszpańskich, francuskich, angielskich, rosyjskich lub w zupełnie nieznanych nam językach.
Jak to możliwe? Przecież odbiornik FM służy do lokalnego odbioru... a tu, nagle, ni stąd, ni zowąd pojawia się w nim stacja zagraniczna - ba, wiele stacji zagranicznych - silnych, w stereo, z RDS!
Czy to normalna sytuacja? Jak możliwy jest taki odbiór i co można podczas niego usłyszeć? O tym opowiem w tym artykule - o propagacji jonosferycznej fal radiowych (ultrakrótkich - UKF FM).
Pamiętam, że pierwszy raz z tym niezwykłym zjawiskiem spotkałem się dawno, dawno temu, bawiąc się pewnego razu radiem w samochodzie. Było to latem, bo pojechaliśmy na działkę za miastem. Na paśmie FM, tuż pod Warszawą, usłyszałem mówiony język włoski. Większość z nas, nawet gdy nie zna języków obcych, potrafi go odróżnić. Natrafiłem też na "nowe" stacje muzyczne - na częstotliwościach, które zazwyczaj były puste. Niesamowite! I sygnał tak silny, jak lokalnych stacji z Warszawy! Czy to Warszawa zaczęła nadawać obcojęzyczne programy? -Chyba nie... Jako wówczas dzieciak pomyślałem, że pewnie włączyłem niechcący jakąś funkcję "powiększającą zasięg" i tak łapałem sygnał z zagranicy... Ale było w tym odbiorze coś podejrzanego - sygnały zmieniały się dosyć szybko. Choć były silne, to w kółko zanikały i wracały (samochód stał zaparkowany). Czasami lepszy odbiór miała stacja na jednej częstotliwości, czasami na innej. Wprowadzałem je do pamięci, ale okazało się to bez celu, bo sygnał zanikał, lub pojawiała się inna stacja. Nie złapałem też niczego, co byłoby "po drodze" - żadnych Czech, Węgier, ani Austrii. Po kilkunastu minutach, czy kilkudziesięciu (czas szybko zleciał przy takim bogactwie stacji) wszystkie zagraniczne rozgłośnie poznikały i pasmo pozostało, jak wcześniej, tylko z obsadą lokalną. Tak jakby nie było to żadne "cudowne" poszerzenie zasięgu, tylko same Włochy na niedługi czas wręcz "teleportowały" się do samochodowego radioodbiornika. Zafascynowało mnie takie "okno" na świat, nawet jeśli na krótko... Szczególnie, że w tamtych czasach nie było Internetu. Nie było w zasięgu ręku odpowiedzi na pytania w mojej głowie o to zagadkowe zjawisko.
Sam człowiek nie potrafiłby wymyślić przyczyny, która stoi za owym nagłym, dalekim odbiorem zagranicznych stacji radiowych FM. Było to coś niesamowitego, ale nikt inny w otoczeniu o tym nie mówił. Jedyne, do czego prosty umysł skłania się w takiej sytuacji to do pomyślenia, że to... może jakiś cud? Ale cud dalekiego odbioru z zagranicy powtórzył się - już nie pamiętam, czy tego samego lata, czy kolejnego, zatem była w nim też jakaś powtarzalność...
Na pojęcia takie jak: propagacja, jonosfera, propagacja nadzwyczajna, jonizacja, obłoki sporadyczne, natknąłem się w magazynie "Świat Radio", w artykule dotyczącym dalekosiężnego odbioru radiofonii i telewizji, a później też w internecie - w artykule Glenna Hausera na łamach WTFDA i opracowaniu na stronie RadioPolska. To było w 2000 roku. Od tamtego czasu, już z wiedzą o naturze tego ciekawego zjawiska prowadziłem własne nasłuchy i obserwacje oraz zdobywałem doświadczenie, którymi dzielę się w tym tekście.
Nie ma cudów. Za możliwość odbioru sygnałów naziemnych stacji radiowych i telewizyjnych z większych odległości odpowiada propagacja, czyli szereg zjawisk powodujących przewodzenie, odbijanie, uginanie, jak również tłumienie fal radiowych - fal elektromagnetycznych. Propagacja powstaje naturalnie w przyrodzie, w atmosferze - nie w odbiorniku, ani nadajniku. Niektóre rodzaje propagacji są związane z pogodą, ale nie wszystkie. Wiele z nich wykazuje regularność, inne są ogromną rzadkością. Część z nich też w pewnym stopniu pozostaje dla nauki zagadką. W każdym natomiast przypadku, człowiek pozbawiony jest możliwości wpływu na nie i ich kontrolowania. Może natomiast obserwować i poznawać propagację fal radiowych.
Nadajniki rozgłośni FM mają za zadanie zapewnienie odbioru programu radiowego na względnie niedużym terenie - najczęściej w danym mieście i jego okolicach, lub w jednym regionie. Ich użyteczny zasięg mieści się zazwyczaj w promieniu kilkudziesięciu kilometrów. Zasięg naziemny jest ograniczany przez przeszkody terenowe - wzniesienia terenu, lasy, zabudowania oraz oczywiście horyzont (przy czym jest coś takiego jak "horyzont radiowy" - dla fal UKF nieco dalszy, niż optyczny). Wiązki emisji z nadajników są koncentrowane w linii horyzontu, równolegle to ziemi, lecz pewna porcja promieniowania elektromagnetycznego ulatuje pod wąskim kątem w atmosferę i zazwyczaj nie wraca już do ziemi...
W typowych warunkach, atmosfera jest całkowicie przenikliwa dla fal ultrakrótkich (dla radiofonii FM). Tylko jedna z jej warstw - jonosfera, znajdująca się na wysokości od ok 70 do 300 kilometrów nad powierzchnią Ziemi odbija fale - jednak zakresów o wiele niższych od UKF - do ok. 25 MHz (fale krótkie, nocą też fale średnie = AM i długie). Gdy jednak na półkuli panuje wiosna i lato, jonizacja (stężenie jonów - naładowanych cząsteczek; chociaż częściej mówi się o plazmie, czyli naładowanym gazie) może punktowo wzrosnąć i mieć efekt także dla znacznie wyższych częstotliwości. Ten efekt to przewodzenie i odbijanie fal elektromagnetycznych. Nadzwyczajna jonizacja, która interesuje nasłuchowców FM, pojawia się w warstwie E jonosfery na wysokości ok. 90-120km (jonosfera jako partia atmosfery ma również swój podział na warstwy D, E, F / F1, F2). Tworzy się w niej w porze ciepłej na półkuli północnej, od około połowy wiosny do końca lata. W szczycie "sezonu" może być obserwowana nawet codziennie, lecz kiedy dokładnie - tego nigdy nie wiadomo. Mówi się więc, że odbicie jonosferyczne w warstwie E powstaje spontanicznie i niezbyt często, czyli... sporadycznie. Nadzwyczajnie zjonizowane fragmenty jonosfery nazywa się obłokami sporadycznymi, podobnie jak chmury, tyle że niewidocznego, naładowanego gazu. I wiszących jeszcze wyżej w atmosferze, niż chmury oraz obłoki, którymi zajmuje się meteorologia. Poza sprzyjającą porą roku, nie ma też niestety żadnych obserwowalnych
(przynajmniej dla zwykłego człowieka) symptomów zapowiadających jej
nadzwyczajną aktywność w wyższych pasmach. Najprawdopodobniej to promieniowanie rentgenowskie lub ultrafioletowe pochodzące ze Słońca powoduje naładowanie cząsteczek w jonosferze. Inna teoria nadzwyczajnej jonizacji w warstwie E to konwekcja, czyli uniesienie w wyższe partie atmosfery cząstek powstałych w wyładowaniach atmosferycznych. - W każdym razie obie możliwe przyczyny - większe nasłonecznienie i więcej burz - są typowe dla pory roku, w której najczęściej obserwuje się propagację z obłoków sporadycznych E - oznaczaną Es (właściwie Es) lub SpE od angielskiej nazwy "Sporadic E".
Jako zjawisko nietypowe dla pewnych zakresów, nieprzewidywalne i niekiedy o dużej intensywności, propagacja jonosferyczna Es bywa uciążliwa dla niektórych użytkowników pasm. Silne "Es-y", jako nieproszeni zagraniczni goście, mogą zakłócić odbiór nawet naszych lokalnych stacji.
Dla nasłuchowców to niezwykła szansa złapania sygnałów z bardzo daleka, których zazwyczaj na paśmie nie słychać. Nietypowa propagacja przyciąga latem nieco zainteresowania (choć pewnie coraz mniejsze w dobie internetu i stacji radiowych dostępnych za jego pośrednictwem w dosłownie każdej chwili) i pojawiło się za jej sprawą równie nietypowe hobby –
łapanie stacji radiowych FM z dużego dystansu, "Dystansu-X", czyli FM DX, lub FM DXing.
(dalsza część artykułu w przygotowaniu - natomiast pozostawiam swój konspekt)
Propagacja jonosferyczna Sporadic E w skrócie:
- sezonowa, w Polsce pojawia się w okresie od późnej wiosny i przez całe lato
- maksimum aktywności Es przypada na czerwiec i początek lipca
- typowe występowanie: w ciągu dnia (rzadkość nocą)
- dwa dzienne maksima: około 8-11 oraz 15-19
- powyższe przedziały to oczywiście nie ograniczenia dla Es - bywają odstępstwa
- jest niezależna od pogody,
- siła sygnałów stacji DX dorównująca poziomowi stacji lokalnych (często z RDS)
- odbite sygnały niestabilne, szybko zanikające/wracające
- odbiór amatorski możliwy nawet na prostych odbiornikach
- sporadyczna propagacja Es jest głównie aktywna na niskich pasmach VHF (25-70 MHz)
- ma MUF, czyli maksymalną użyteczną częstotliwość, powyżej niej Es nie będzie obserwowane (jest ona zmienna na bieżąco)
- wraz ze wzrostem intensywności propagacja sięga wyższych częstotliwości (rośnie MUF), dlatego:
- zagranicznych stacji UKF FM na początek należy szukać "na dole" pasma (87,5-92 MHz)
- intensywne otwarcia mogą aktywować pełny zakres FM do 108 MHz, aż do 200 MHz (b.rzadkie przypadki)
- odbicie sygnału odbywa się w jonosferze - do około 90-120 km ponad ziemią,
- standardowe odległości odbioru na FM od 1100 do 2200 kilometrów
- najczęstsze otwarcia Es na kierunki południowe
- typowe kraje odbierane w Polsce: Włochy, Hiszpania, Francja, Grecja, Turcja, Wielka Brytania, Rosja, kraje arabskie, północ Skandynawii
- ma charakter "przeskoku" (ang. skip), brak stacji spomiędzy, tj via Es łatwo można złapać Włochy czy inne kraje z listy powyżej, ale NIE bliższe Niemcy, Białoruś ani Czechy!
- tzw. "shortskipy" czyli dystanse mniejsze od 1000-700 km możliwe bardzo rzadko, przy intensywnych otwarciach z wysoką MUF
- kierunek odbioru DX-owego zależny od pozycji obłoku Es nad kontynentem
- do poważnych DXów via Es zalecane czułe i selektywne odbiorniki oraz anteny kierunkowe o dużym zysku.
Poglądowa mapka z zaznaczoną strefą odbioru Sporadic E z centrum Polski (i przykładowy FM DX z Sardynii).
Pierścień jest obszarem, z którego najczęściej będą odbieranie zagraniczne radiowe FM via SpE - w całości są w nim UK, Irlandia, większość Francji, Grecja, Turcja, Cypr, połowa Hiszpanii (dla płd-zach Polski praktycznie cała), większa część Włoch (dla Suwałk - całe Włochy). Wewnątrz pierścienia znajdują się potencjalne cele skortskipowe-Belgia, Holandia, Zachodnie Niemcy, Rumunia, Bałkany.
Double-hop Sporadic E i rekordowe jonosferyczne FM DX
Czerwiec-lipiec powinien szczególnie interesować fanów dalekiego odbioru i to nie tylko ze względu na to, że SpE może wówczas występować niemal codziennie, trwać dłużej i mocniej, mieć szerszy zakres maksymalnych i minimalnych odległości - od 900km do 2600km. Dodatkowo, nad Europą może być aktywnych równocześnie nawet kilka obłoków aktywnych. Ich obecność w większości przypadków będzie zdradzać odbiór z różnych kierunków na raz. W radiu możemy obserwować wtedy przedziwną mieszankę różnych kierunków - np. Turcji i Hiszpanii, albo Włoch, Wielkiej Brytanii i jeszcze Hiszpanii, nawet pół kontynentu na raz!
Istnieje także pewien bardzo szczęśliwy wariant ustawienia dwóch obłoków sporadycznych Es... Tak samo szczęśliwy jak również rzadki. Dwa obłoki Es mogą ustawić się w jednej linii, na jednym kierunku od nas (koniecznie w odpowiednim rozstawie) i w ten sposób pojawi się podwójne odbicie. Po pierwszym uskoku i odbiciu od Es fala radiowa dociera do Ziemi (pojedynczy typowy Es). W tym punkcie ponownie się odbija i ulatuje do atmosfery trafiając tam na drugi obłok Es - następuje drugie odbicie w jonosferze. Fala po raz drugi dociera do Ziemi - tym razem już do nas.
-Tak można opisać propagację 2Es z perspektywy dalekiego sygnału radiowego.
Z naszej perspektywy - z perspektywy odbiorcy, opis 2Es jeszcze lepiej działa na wyobraźnię: Otóż mamy propagację Es do obszaru, który w danym momencie tez akurat odbiera propagację Es do jeszcze dalszego obszaru. Odbieramy stacje, które są DXami także w miejscu skąd odbieramy pojedynczy Es.
Czynnikiem wspomagającym powstanie dodatkowego odbicia jest obecność zbiorników wodnych w punkcie "międzyuskoku", będących lepszymi lustrami dla fal radiowych niż obszary lądowe. Polska po tym względem znajduje się w korzystnym położeniu geograficznym, ponieważ skraj pojedynczego odbicia Es przypada na Basen Morza Śródziemnego i rejon Morza Czarnego, otwierając ogromne połacie Afryki subsaharyjskiej i "dalszego" Bliskiego Wschodu.
Poniższa grafika to mapa azymutalna z centrum w Warszawie. Żółty okrąg oznacza promień 5000km.
Najmniejszy zielony okrąg, najbliżej granic PL, oznacza minimalny zasięg pojedynczego Es. Drugi zielony okrąg oznacza max. zasięg Es z centrum Polski - odległości do 2500km. Stacje znajdujące się pomiędzy nimi (dwoma zielonymi okręgami) to podstawowy cel podczas "Esów".
Czerwony okrąg to teoretyczna granica zjawiska podwójnego odbicia w obłoku sporadycznym - 2Es, które może zachodzić dla stacji między czerwonym okręgiem a zewnętrznym zielonym (do 4800km).
 |
Dostęp do powierzchni mórz wydaje się dobrą bazą do 2Es z Polski, lecz pomimo tego nie odnalazłem innych doniesień o 2Es na UKF, poza... swoimi. Dlaczego?
Analizując poniższą mapkę znajduje się odpowiedź, dlaczego 2Es jest tak rzadko obserwowany nie tylko w PL, ale w zasadzie w całej Europie. Na większości obszaru potencjalnych otwarć 2Es... po prostu nie ma stacji radiowych (Ocean Atlantycki, Sahara), lub są rozsiane bardzo skąpo.
Mając na uwadze ten fakt, podstawowym celem z PL via 2Es pozostają radiostacje z krajów Zatoki Perskiej, północnej Afryki i sub-saharyjskich. A więc przeważnie w języku arabskim, językach egzotycznych podobnych do niego (albo i zupełnie nie), ewentualnie w j.francuskim z afrykańskim akcentem. Niestety, obecność rzadkich dalekich gości z 2Es może mieszać się na paśmie i w świadomości z bardziej "pospolitymi" stacjami arabskimi z Algierii, Tunezji, Libii, Egiptu, Syrii, Libanu i Izraela, które są odbierane z pojedynczego Es, czyli dosyć często. Potencjalny podwójny Es mógł być pomylony z "bliższymi" DXami. Np. Iran mógłby zostać mylnie uznany za stację arabską z pojedynczego Es.
Rozróżnienie stacji bliskowschodnich bywa często bagatelizowane przez polskich DXerów. Przeciętny DXer nie zainteresuje się stacjami arabskimi, przeciętny Polak nie odróżni języka farsi (Iran) ani pasztu (Pakistan) od arabskiego. Ba... Dla wielu nawet turecki brzmi arabsko. Można sobie tylko wyobrazić, ile przypadków 2Es mogło lub zostało w ten sposób przegapionych...
Linki
Jak już wspomniałem, nie ma prognoz zapowiadających pojawienie się propagacji Sporadic-E, ale jej aktualny stan w poszczególnych pasmach jest ilustrowany z podziałem na pasma 28MHz, 50MHz, FM DX, 2m na mapce:
https://www.dxmaps.com/spots/mapg.php?Lan=E&Frec=FM&ML=M&Map=EU&HF=N&DXC=ING2&GL=N
Złapane nadajniki FM można identyfikować według mapki: https://maps.fmdx.pl/ lub ze spisów nadajników dostępnych na https://www.fmlist.org
Moje nagrania odbioru Es (z tunerem i anteną zewnętrzną): https://www.youtube.com/playlist?list=PLScxAgoN5N-H3uuMoEXVll1aLDpzZKhbI