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Das Weltraumwelle ist der Vermehrung von Elektromagnetische Wellen die abgelenkt sind (gebrochen) bis zum Ionosphäre. Dies erlaubt Radiowellen, hauptsächlich solche im Frequenzbereich der Kurzwellewerden zur Erdoberfläche zurückreflektiert. Somit ist es möglich, Funksignale an entfernte Orte zu senden.

Das Brechungsverhalten der kurzen Wellen am Boden des Ionosphäre hängt von der Tageszeit, der Jahreszeit, der Brechkraft der Erdoberfläche und der Bodenbeschaffenheit, dem Wassergehalt der Atmosphäre, dem Grundwasserspiegel und der geologischen Struktur der Erdoberfläche ab. Die Hauptursache für die Brechkraft in der Ionosphäre ist die Sonne Übertragung Elektromagnetische Wellen und Partikelstrahlung, das auf die höheren Regionen des ionisierend wirkt Atmosphäre der Erde (der Sonnenstrom).

Rolle der Ionosphäre

Aufbau der Ionosphärenschichten in Abhängigkeit von Zeit und Jahreszeit

Die Ionendichte ist in den verschiedenen Höhen über der Erde nicht konstant. Vielmehr bilden diese Schichten, in denen in manchen Schichten die Dichte und damit die Zahl der freien Elektronen viel größer als in den Zwischenschichten. Zu Beginn des 20. Jahrhundert entdeckt Oliver Heaviside erstmals eine solche Schicht, die jetzt als E-Schicht bezeichnet wird. Edward Victor Appleton entdeckte in größerer Höhe eine wesentlich stärker ionisierte Schicht, die heute F-Schicht genannt wird und für die Brechung kurzwelliger Signale von elementarer Bedeutung ist. Die Höhe dieser Schicht und die Intensität der Ionisation hängen sowohl von der Jahreszeit als auch von der Tageszeit ab.

Nachts, wenn die Sonnenstrahlen die Erde nicht erreichen und somit die Ionisationsquelle fehlt, werden mehrere Schichten durchbrochen Rekombination von Ionen und Elektronen entladen Atome. Die D-Schicht rekombiniert recht schnell nach Sonnenuntergang, da sie der Erdoberfläche am nächsten ist und der Luftdruck hier nicht so niedrig ist. Die E-Schicht löst sich einige Stunden nach Sonnenuntergang auf. Die F₁- und F₂Schichten verschmelzen nachts zur F-Schicht, weil die Ionisation während der Nachtstunden stark abnimmt, aber nicht vollständig aufhört.

Kurzwellensignale müssen tagsüber die D- und E-Schichten passieren, bevor sie die F . treffen₂Schicht kann brechen. Dort erfahren sie eine gewisse Streuung und Absorption ihrer Energie; mit anderen Worten, sie werden stummgeschaltet und ihre Signalstärke wird schwächer. Nachts, wenn die unteren Ionosphärenschichten aufgelöst sind, tritt diese Dämpfung nicht auf. Mittelwellige Signale und kurzwellige Signale mit relativ niedriger Frequenz werden fast vollständig von der D-Schicht absorbiert. Dadurch ist eine Ausbreitung als Weltraumwelle tagsüber nicht möglich, aber nachts.

Die Brechung elektromagnetischer Wellen im F₂-Schicht kann mit dem . erklärt werden Snells Gesetz. Nach diesem Gesetz wird eine elektromagnetische Welle beim Durchgang durch ein optisch dichteres Medium abgelenkt. Das normal ist die Senkrechte zur Ionosphärenschicht, die als optisch dichteres Medium fungiert. Die einfallende Strahlung wird in mehrere kleine Winkel zerlegt, so dass totale Refraktion tritt ein. Das Brechungsindex der elektromagnetischen Strahlung hängt von ihrer Frequenz ab. Je niedriger die Frequenz, desto stärker die Brechung. Für den Kurzwellenempfang bedeutet dies, dass die tieferen Frequenzen besser gebrochen werden als die höheren Frequenzen. Tagsüber während der starken Ionisation im F₂-low, die höheren Frequenzen werden auch gut gebrochen.

Grundsätzlich bedeutet eine energiereichere Einstrahlung eine bessere Brechung. Außerdem werden die höheren Frequenzen (zB größer als 10 MHz) besser gebrochen, wenn die Bestrahlungsstärke erhöht wird. Eine maximale Grenzfrequenz, die kontinuierlich gemessen werden kann (Maximal nutzbare Frequenz). Analog dazu gibt es auch eine minimale Grenzfrequenz, unterhalb derer kurze Wellen nicht mehr von der Ionosphäre gebrochen werden. Dieser wird der . sein Niedrigste nutzbare Frequenz erwähnt. Zu bestimmten Zeiten kann in einer Region der Welt die LUF über der MUF liegen, so dass in dieser Region zeitweise kein Kurzwellenempfang möglich ist. Beispielsweise ist es in Mitteleuropa gegen Mittag nicht möglich, südamerikanische Sender zu empfangen.

Der Ort, an dem die Ionisation am höchsten ist, bewegt sich aufgrund der Erdrotation von Ost nach West rund um den Globus. Aufgrund des Zustandes der Erdachse Jahreszeiten kommen hier ins Spiel. Bei Dunkelheit und in den Nachtstunden lässt die Ionisation langsam wieder nach, wodurch auch die MUF sinkt. Außerdem ist die Sonnenfleckenaktivität, die in einem elfjährigen Zyklus variiert, beeinflusst die Ionisation. Folglich gibt es auch Meteorologen, die Rundfunkwetterberichte erstellen.

Die Brechung hängt auch vom Winkel ab, unter dem der Sender sendet. Sendeantennen werden daher unter Berücksichtigung dieser Aspekte konzipiert und gebaut. Der kleinste Abstrahlwinkel einer Kurzwellenantenne beträgt ca. 5 Grad. Die F₂Schicht in einer Entfernung von etwa 1500 bis 2000 Kilometern vom Sender betroffen ist. Nach der Brechung kann das Signal dann etwa 3000 bis 4000 Kilometer vom Sender auf der Erdoberfläche empfangen werden. Wenn der Abstand zwischen Sender und Empfänger größer ist, sind mehr Ionosphärenbrechungen erforderlich.

Sporadisches E

In einer Höhe von 90 bis 120 km wird der E treedt sporadisch_so-niedrig. Sie tritt zu zufälligen Zeiten auf, in Mitteleuropa meist tagsüber in den Sommermonaten und tritt auf, wenn mehrere physikalische Prozesse gleichzeitig ablaufen. Es besteht der Verdacht, dass Spuren ionisierender Gase aus der atmosphärischen Verbrennung Meteoriten tragen zur Bildung dieser Schicht bei. Wenn die Ionisation im E_so-Schicht wird zu stark, die kurzen Wellen können das F . nicht mehr erreichen₂treffen Sie tief und springen Sie dorthin zurück. Dies kann vorübergehend zu einer vollständigen Signalunterbrechung im gesamten Kurzwellenband führen. Dies, wenn Mögel-Dellinger-Effekt bekannter Zustand wird auch die tote vierte Stunde genannt. In dem Ultrakurzwelle (das UKW-Band) Funksignale können vorübergehend außerhalb ihres normalen Bereichs sein, weil Ultrakurzwellen durch das E_so-Schicht reflektiert werden.