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S F I – Solarer Flux Index

Der Solare Flux Index ist ein Maß für die Aktivität der Sonne. Dabei misst man die Energie der von der Sonne ausgesandten Radiostrahlung mit der Wellenlänge von 10,7 cm (2,695 GHz) und rechnet sie in Flux Einheiten SFU um. In den Jahren des Sonnenfleckenminimums werden Fluxwerte um 70 Einheiten, im Sonnenfleckenmaximum oftmals über 200 Einheiten gemessen. Der Solare Flux und die Sonnenflecken-Relativzahl hängen eng miteinander zusammen. Zusammen mit dem K-Index ist der solare Flux die wichtigste Beurteilungsgröße für DX-Ausbreitungsbedingungen auf Kurzwelle.

Bei zunehmender Sonnenaktivität verbessern sich die Ausbreitungsbedingungen auf Kurzwelle. Je höher die Werte des solaren Fluxes, desto besser sind die zu erwartenden reflektierenden Eigenschaften der Ionoshäre für Weitverbindungen auf höheren Bändern. Bei anhaltenden Fluxwerten von über 100 kann man eine Öffnung der höheren Kurzwellenbänder erwarten.

Die besten Bedingungen auf Kurzwelle sind bei Solaren Flux Indizes über 150 über mehrere Tage und K-Indizes von 2 und niedriger zu erwarten.

Die Sonnenfleckenrelativzahl R und der Flux hängen eng miteinander zusammen: Je höher jeweils der Wert, desto besser sind die Eigenschaften der Ionoshäre für Weitverbindungen auf höheren Bändern.

Fluxwerte über 100 tragen zur Öffnung der oberen Kurzwellenbänder bei.

K-Index – geomagnetischer Index

Der K-Index beschreibt die aktuelle magnetische Aktivität des Erdmagnetfelds am Beobachtungsort (hier Tromsö, Norwegen) in der Maßeinheit nanoTesla (nT) an. Alle 3 Stunden wird die Abweichung vom „Ruhewert“ gemessen, dabei wird die größte Abweichung bestimmt. Aus den K-Werten von 11 Observatorien auf der Nordhalbkugel und 2 Observatorien auf der Südhalbkugel wird der planetare K-Index Kp gebildet. Der K-Index ist neben dem solaren Flux der zur Beurteilung der aktuellen Bedingungen wichtigste Wert. Dem K-Index werden Ziffern von 0 bis 9 zugeordnet. Ein K-Index von 0 weist auf ein äußerst ruhiges Erdmagnetfeld hin – ein K-Index von >5 hingegen weist auf ein stark gestörtes Feld, einen sogenannten Magnetsturm hin.

Für gute DX-Möglichkeiten auf den drei unteren Kurzwellenbändern sind in erster Linie ruhige geomagnetische Bedingungen günstig, wenn der K-Wert über mehrere Meßperioden lang klein oder idealerweise nahezu Null ist. Vor allem bei Low-Band-DX sollte K bei 0..1 liegen. Ein Magnetsturm macht sich durch große K-Werte bemerkbar. Die MUF (obere Grenzfrequenz der Ionosphäre) sinkt ab, Verbindungen über die Polarregionen (Polarkappenabsorption) werden beeinträchtigt und u.U. fällt die Kurzwelle für kurze Zeit ganz aus (Blackout). Mit einem höheren K-Index steigt auf UKW die Aurora-Wahrscheinlichkeit.

SN Sunspot Number - Sonnenflecken Relativzahl

SN Sunspot Number – Sonnenflecken Relativzahl
Die Häufigkeit von (im sichtbaren Lichtbereich als dunkler erkennbaren) Sonnenflecken wird durch die Sonnenflecken Relativzahl ( in Deutschland „R“) erfasst. Sonnenflecken treten meist in Gruppen aber auch vereinzelt auf. Man zählt zuerst die Gruppen (G) von Sonnenflecken, die auf der Sonne zu sehen sind. Dann nochmals alle Flecken (E), auch wenn sie einzeln sind bzw. bereits schon in einer gezählten Gruppe enthalten sind. Dann nimmt man die Anzahl der Einzelflecken (Zahl E) und addiert dazu das Zehnfache der Anzahl der Gruppen (Zahl G) und erhält daraus die Sonnenflecken Relativzahl. Ist kein Fleck zu sehen, dann ist die Relativzahl gleich Null. Zur Beurteilung der Sonnenaktivität wird heute anstatt der subjektiven Zählung von Sonnenflecken die aussagekräftigere Messung des solaren Fluxes bevorzugt.

Je höher die Sonnenfleckenrelativzahl R, desto besser der Zustand der Ionosphäre für DX-Verbindungen auf den oberen Kurzwellenbändern.

Je höher die Sonnenflecken Relativzahl, desto besser sind die zu erwartenden Eigenschaften der Ionoshäre für Weitverbindungen auf höheren Bändern. Maxima und Minima der Anzahl der Sonnenflecken unterliegen einem elfjährigen Zyklus. Das nachfolgende Bild zeigt die gemessenen Kurven der Sonnenfleckenzahl und die Vorhersagekurve des weiteren Verlaufs. Wie man erkennt, soll das kommende Sonnenflecken-Maximum 2012/13 erreicht werden und deutlich geringer ausfallen als das vorherige Maximum.

Flares

Flares sind Ereignisse, bei denen an der Sonnenoberfläche kurzfristig gewaltige Energien freigesetzt werden. Diese können wenige Minuten bis zu einer Stunde andauern. Von der Erde aus sind sie als Bereiche großer Helligkeit und als Quellen starker Strahlung zu beobachten. Doch nur die Flares auf der westlichen Hälfte der Sonnenscheibe können ggf. den Weg entlang der bogenförmigen Sonnen-Magnetfeldlinien zur Erde finden und dort das Funkwetter beeinflussen. Die am häufigsten auftretenden Flares sind jedoch nicht im sichtbaren Licht erkennbar. Man nennt sie koronale Flares. Es handelt sich dabei um Ausbrüche großer Energiemengen in Form von Röntgenstrahlung, Radiowellen und geladenen Teilchen.

Wir unterscheiden fünf Klassen von Flares: A, B, C, M und X. Ein A-Flare ist ein relativ schwacher Flare, ein X-Flare ein sehr starker.

Die Anzahl und Stärke der Flares beeinträchtigen die Ausbreitungsbedingungen negativ, da es vermehrt zu Störungen kommt.

Radarsondierungen Ionosphäre, Messung der MUF etc.

Die Frequenzbereiche für den Amateurfunk weisen unterschiedliche Eigenschaften aus. Diese sind in einem besonderen Beitrag “Die Schichten der Ionosphäre” beschrieben.

Im Frequenzbereich zwischen 1 und maximal 30 MHz werden im Rahmen der Radarsondierungen kurze elektromagnetische Impulse senkrecht in die Ionosphäre abgestrahlt und nach ihrer ionosphärischen Reflexion empfangen. Aus den ionosphärischen Echos werden Amplitude, Laufzeit (scheinbare Reflexionshöhe), Dopplerverschiebung, Polarisation und Einfallswinkel abgeleitet und in einem Ionogram (unteres Bild /realtime) in Ab-hängigkeit von der Frequenz dar-gestellt.

[Quelle: Leipniz Institut für atmosphären Physik].
Werden Funkwellen auf einem niedrigen Elevationswinkel ausgestrahlt, ist die „Maximum usable Frequency“ (MUF) annähernd dreimal so hoch, wie die höchste Frequenz von Funkwellen, welche direkt nach oben (auf dem Zenit des Standortes) ausgestrahlt und an die Ionosonde zurückgegeben werden. In dem unten gezeigten screenshot-Ionogramm, wurde die FxI als 8,5 MHz (grüne Kurve) gemessen, und die MUF für ionosphärische Reflexion auf dem Gelände der Ionosonde wurde als 18,8 MHz für einen Hop von 3000 km Entfernung berechnet. Die Rosa Kurve, welche die ursprüngliche Welle darstellt, zeigt Reflektionen bei ungefähr 3,5 MHz (E-Layer) und 5,6 MHz (F-Layer).

Sie erkennen hier den Verlauf der MUF über der Höhe der Ionosphäre. Neben den Echospuren (bunt) des Radars ist das abgeleitete Elektronendichteprofil (schwarze Kurve) zu erkennen. Im linken Teil des Bildes sind die aus dem Ionogramm automatisch gewonnenen ionosphärischen Standardparameter und Koeffizienten des Elektronendichteprofils zusammengestellt.

Realtime view

so schauts aus,

wenn die bedingungen auf 15m relativ gut sind – zumindest im Rahmen der derzeit herrschenden Ausbreitungsbedingungen

(screenshot vom 27.09.2013)

funkwettermessung_good_conditions

X-Ray Flares – Röntgenstrahlung durch Sonneneruptionen

Ein solarer Flare ist eine Eruption auf der Sonnenoberfläche, bei der gewaltige Energiemengen als Röntgenstrahlung (X-Ray) und als energiereiche Ultraviolettstrahlung (UV) ausgesandt werden. Von der Erde aus sind Flares als Bereiche großer Helligkeit und als Quellen starker Strahlung in einem weiten Spektrum zu beobachten. Die Energie der gemessenen Röntgenstrahlung von Flares wird nach ihrer Intensität in vier Klassen A -B – C – M – X eingeteilt. Jede Klasse ist nochmals in einen Zahlenwert von 0 bis 9 unterteilt. (Man spricht zum Beispiel dann von einem M6,5 Flare). Flares dauern von wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden.

Flares führen oft in Folge koronare Massenauswürfe (CME) nach sich, bei denen große Mengen von energiereichen Partikeln explosionsrartig in das All ausgestoßen werden. Die Magnetosphäre der Erde schirmt uns zum Glück gut von dieser Strahlung ab. Die empfindliche Elektronik von Satelliten kann aber durch den Teilchenbeschuss beschädigt werden.

Nach starken Flares in Richtung der Erde kann es zu einem Totalausfall aller Kurzwellen Langstrecken-Verbindungen kommen, der einige Minuten bis zu mehreren Stunden dauern kann (deutsch: Mögel-Dellinger-Effekt, engl.: Sudden Ionospheric Disturbance, SID). Die ausgesandte Röntgenstrahlung führt zu einer verstärkten Ionisation der niedrigen D-Schicht. Diese verstärkte Ionisation der D-Schicht bewirkt eine starke Absorption der Kurzwellen auf dem Wege zu den höheren Schichten (E, F1, F2) bis hin zur Totaldämpfung. Niedrigere Frequenzen sind davon stärker betroffen als höhere. Der Mögel-Dellinger-Effekt tritt nur bei Funkverbindungen auf, die auf der Tagseite der Erde laufen.

Today’s Space Weather (realtime)

This plot shows 3-days of 5-minute solar x-ray flux values measured on the SWPC primary GOES satellite. One low value may appear prior to eclipse periods. Click on the plot to open an updating secondary window.

Here you can find more Info

Information

This data is measured by the GOES-15 satellite which does monitor Solar X-Rays. This information is very important in tracking solar flares. Large X-ray bursts cause short wave fades for HF propagation paths through the sunlit hemisphere. Solar flares can also trigger geomagnetic storms which produce aurora and nice openings on VHF.

What is a Solar Flare?

A solar flare is a violent explosion in the Sun’s atmosphere with an energy equivalent to tens of millions of hydrogen bombs. Solar flares take place in the solar corona and chromosphere, heating plasma to tens of millions of kelvins and accelerating the resulting electrons, protons and heavier ions to near the speed of light. They produce electromagnetic radiation across the electromagnetic spectrum at all wavelengths from long-wave radio to the shortest wavelength Gamma rays. Most flares occur around sunspots, where intense magnetic fields emerge from the Sun’s surface into the corona. The energy efficiency associated with solar flares may take several hours or even days to build up, but most flares take only a matter of minutes to release their energy.

Solar Flare Classifications

Solar flares are classified as A, B, C, M or X according to the peak flux (in watts per square meter, W/m2) of 100 to 800 picometer X-rays near Earth, as measured on the GOES spacecraft. Each class has a peak flux ten times greater than the preceding one, with X class flares having a peak flux of order 10-4 W/m2. Within a class there is a linear scale from 1 to 9, so an X2 flare is twice as powerful as an X1 flare, and is four times more powerful than an M5 flare. The more powerful M and X class flares are often associated with a variety of effects on the near-Earth space environment. Although the GOES classification is commonly used to indicate the size of a flare, it is only one measure.

Coronal Mass Ejection (CME) and earth effects.

A coronal mass ejection (CME) is an ejection of material from the solar corona, observed with a white-light coronagraph.

The material consists of plasma consisting primarily of electrons and protons (in addition to small quantities of heavier elements such as helium, oxygen, and iron), plus the entrained coronal magnetic field. When the solar cloud reaches the Earth as an ICME (Interplanetary CME), it may disrupt the Earth’s magnetosphere, compressing it on the dayside and extending the nightside tail. When the magnetosphere reconnects on the nightside, it creates trillions of watts of power which is directed back towards the Earth’s upper atmosphere. This process can cause particularly strong aurora also known as the Northern Lights (in the Northern Hemisphere) and the Southern Lights(in the Southern Hemisphere). CME events, along with solar flares, can disrupt radio transmissions, cause power outages (blackouts), and cause damage to satellites and electrical transmission lines.

GOES SXI Website. http://sxi.ngdc.noaa.gov/index.html

Die Sonne

In rund 150 Millionen Kilometern Entfernung befindet sich unsere Sonne. Sie „brennt“ jedoch nicht gleichmäßig. An manchen Stellen ist sie auf ihrer Oberfläche etwas heißer und aktiver. Solche Stellen nennt man Sonnenflecken. Dort schleudert sie Materie in den Weltraum. Die davon ausgehende elektromagnetische Strahlung ist maßgeblich am Auf- und Abbau der Ionosphärschichten beteiligt.

Ein Beispiel: tagsüber ist die D-Schicht besonders stark aufgeladen. Sie absorbiert besonders gerne Frequenzen im Lang- und Mittelwellenbereich. Daher sind beispielsweise Mittelwellensender tagsüber nur in geringer Entfernung über die Bodenwelle zu empfangen.

Wird es draußen dunkel – wird also die D-Schicht nicht länger von der Sonne aufgeladen, so baut sie sich ab. Die Mittelwellen können diesen vormals absorbierenden Teil der Ionosphäre passieren und gelangen zur F-Schicht, wo sie reflektiert und zur Erde zurückgeworfen werden. Dann hören wir auch Mittelwellensender von entfernteren Orten.

Unter dem Begriff „Funkwetter“…

dem Ausbreitungsverhalten von Funkwellen, werden alle atmosphärischen und kosmischen Bedingungen (im strengen physikalischen Sinn) zusammengefasst, die den kurzfristigen Zustand des Ausbreitungsverhaltens von Funkwellen beeinflussen. Wie das Wetter ist das Funkwetter als ein bestimmter Zustand an einem bestimmten Ort auf der Erdoberfläche definiert.

Besonders auf der Kurzwelle sind die Ausbreitungsbedingungen stark von der Sonnenaktivität abhängig, ebenso von der Funkfrequenz sowie der Jahres- und Tageszeit. Es ist vor allem der Sonnenwind, der die Ionisation der oberen Luftschichten (Ionosphäre) und damit ihr Reflexionsvermögen beeinflusst. Denn Reflexionen an den ionisierenden Schichten sind Voraussetzung dafür, um auf der Kurzwelle große Entfernungen überbrücken zu können. Funkwellen werden an der Ionosphäre dann reflektiert, wenn sie unter einem bestimmten Winkel auf diese auftreffen. Die Größe des Einfallswinkels, den die Wellen besitzen müssen, damit diese an der Ionosphäre reflektiert werden, hängt von der Frequenz und der Ionisierung (Vorhandensein elektrisch geladener Teilchen) des Ionosphärengases ab.

Ähnlich dem Wetterbericht können durch Berechnungen Prognosen erstellt werden, die eine ungefähre Abschätzung der Ausbreitungsbedingungen erlauben. Diese werden vom DARC als Funkwetterbericht im Internet, in den Rundsprüchen und in der DARC-Vereinszeitschrift CQ-DL regelmäßig veröffentlicht.

Daneben erlaubt die Betriebsart WSPR (“Weak Signal Propagation Reporter”) es, mit kleinster Leistung und Anwendung spezieller Software auf diversen Kurzwellenbändern Informationen über Funkbaken aus einer Datenbank auszulesen bzw. auch aktiv einzufügen, um so u. a. schnell auf die weltweiten Ausbreitungsbedingungen schließen zu können. Auf der WSPRnet-Seite werden die aktuellen Ausbreitungsbedingungen auf einer Weltkarte angezeigt.

Auch sendet die Aurorabake [2] DKØWCY rund um die Uhr auf 10.144 kHz, sowie von 0720 bis 0900 und 1600 bis 1900 Uhr Ortszeit (MEZ/MESZ) auf 3.579 kHz, Funkwetterdaten aus. Die Datensendungen in Telegrafie finden jeweils zur Minute 00, sowie 20, 30 und 40 nach der vollen Stunde statt. Die Morsegeschwindigkeit ist moderat. Auch Ungeübte sollten die Aussendungen mitschreiben können.

Die Aussendungen erfolgen in dieser Reihenfolge: aktueller Wert der magnetischen Unruhe (Kiel current K), MUF, eine Buchstabengruppe zur Kennzeichnung von aktuell laufenden Ereignissen, eine weitere Buchstabengruppe zur Kennzeichnung von unmittelbar bevorstehenden bzw. vorhergesagten Ereignissen. Nähere Informationen zum Sendeschema und Datagramm befinden sich hier.

Mit fünfminütigem Versatz zu DKØWCY sendet auf 5.195 kHz auch DRA5 aus Scheggerott (D) aktuelle Funkwetterdaten in Telegrafie nach folgendem Sendeschema: 0600-0700 h, 0900-1000 h, 1200-1300 h und 1500-2200 h UTC nach folgendem Schema: Minute 0, 15, 30, 45 in CW (Telegrafie); Minute 3, 18, 33, 48 in dem Fernschreib-Modus RTTY; BPSK31 zur Minute 6, 21, 36, 51 sowie QPSK31 zur Minute 9, 24, 39, 54. Multimode (BPSK, QPSK und RTTY in einem 700 Hz Frequenzband) zur 12. Und 24. Minute, Test-Töne zur 27. und 57. Minute. Empfangsberichte bitte direkt an dk4vw(at)darc.de.

Kurzwelle

Besonders auf der Kurzwelle sind die Ausbreitungsbedingungen stark von der Sonnenaktivität abhängig, ebenso von der Funkfrequenz sowie der Jahres- und Tageszeit. Es ist vor allem der Sonnenwind, der die Ionisation der oberen Luftschichten (Ionosphäre) und damit ihr Reflexionsvermögen beeinflusst. Denn Reflexionen an den ionisierenden Schichten sind Voraussetzung dafür, um auf der Kurzwelle große Entfernungen überbrücken zu können. Funkwellen werden an der Ionosphäre dann reflektiert, wenn sie unter einem bestimmten Winkel auf diese auftreffen. Die Größe des Einfallswinkels, den die Wellen besitzen müssen, damit diese an der Ionosphäre reflektiert werden, hängt von der Frequenz und der Ionisierung (Vorhandensein elektrisch geladener Teilchen) des Ionosphärengases ab.

Das Bild (Quelle: NOAA/SEL) zeigt verschiedene mögliche Situationen:

  • (A) Die Funkwellen durchdringen die Ionosphäre (Winkel zu steil / foF2 [1] zu niedrig)
  • (B) Die Funkwellen werden von der Ionosphäre absorbiert
  • (C) Die Funkwellen werden in verschiedene Richtungen gestreut, ursächlich dafür sind Irregularitäten der Ionosphäre
  • (D) „Normale“ Reflektion der Funkwellen an der Ionosphäre.

Ionisation

Die Ionisation (Erzeugung elektrisch geladener Teilchen) der Gasmoleküle in der Ionosphäre erfolgt durch elektrisch geladene Elementarteilchen, die als Sonnenwind auf die Atmosphäre der Erde treffen. Da die Stärke des Sonnenwindes unter anderem vom elfjährigen Sonnenfleckenzyklus abhängt, ist auf der Erde ein ebenfalls elfjähriger Schwankungszyklus des Funkwetters im Kurzwellenbereich deutlich zu beobachten. Aber auch kurzfristige Schwankungen der Sonnenaktivität haben Auswirkungen auf die Kurzwellenausbreitung auf der Erde. Daher interessieren sich viele Funkamateure für die unterschiedlichsten Parameter wie A- und K-Index, dieSonnenfleckenrelativzahl R sowie den Grad der Sonnenaktivität (Teilchenstrahlung). Resultiert doch aus diesen Parametern der Zustand der sogenannten Ionosphäre.

Prognosen

Ähnlich dem Wetterbericht können durch Berechnungen Prognosen erstellt werden, die eine ungefähre Abschätzung der Ausbreitungsbedingungen erlauben. Diese werden vom DARC als Funkwetterbericht im Internet, in den Rundsprüchen und in der DARC-Vereinszeitschrift CQ-DL regelmäßig veröffentlicht.

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[1] foF2 = ionosphärische Grenzfrequenz

Erklärung Digisonde Ionogramm [PDF]

IONOSPHÄRE UND AUSBREITUNG DER FUNKWELLEN AUF DEN AMATEURFUNKBÄNDERN

Die Schichten der Ionosphäre

Kurzwellenverbindungen im Bereich 1-30 MHz werden dort eingesetzt, wo große Entfernungen überbrückt werden müssen. Durch die Reflexion der Raumwelle zwischen Erde und der Ionosphäre sind weltweite Funkverbindungen durchführbar. Durch die Veränderungen der Oberflächenschichten der Ionosphäre ergeben sich große tageszeitliche Variationen der Ausbreitungen.

Das Wetter (Höhe ca. 5km)

Durch die ultraviolette Strahlung der Sonne werden bei geringem Druck die Gase von O2 und N2 ionisiert, d.h. positive und negative Ladungsträger werden getrennt. Misst man die Ionisation der Atmosphäre, so stellt man fest, dass es schichtweise gewisse Maxima gibt. Diese Schichten werden wie folgt bezeichnet:

D – Schicht (Höhe 40 – 80 km)

Diese ist tagsüber bei starker Sonneneinstrahlung vorhanden, und reflektiert hauptsächlich Lang- und Längstwellen, kürzere Wellen werden gedämpft.

E – Schicht (Höhe 110 – 130 km)

Diese verschwindet in den späten Abendstunden und reflektiert hauptsächlich Mittel- und lange Kurzwellen bis ca. 5 MHz. Kürzere Wellen passieren diese Schicht.

Es – Sporadic Schicht (Höhe 100 -130 km)

Unter “Sporadic E” (Es) versteht man, dass sich in 100 – 130 km Höhe über dem Erdboden in der Nähe der E-Schicht der Ionosphäre örtlich eng begrenzte Zonen “Wolken” hoher Ionisation bilden, die auch Frequenzen um 50 MHz und bei besonders starker Ionisierung sogar bis über 200 MHz reflektieren. Hier ist keine Prognose möglich, diese Wolken entstehen zufällig, sporadisch. Es ergeben sich aber gute Überreichweiten Verbindungen. Im Bereich vom Äquator gibt es eine Abschirmung.

F – Schicht

Über der E-Schicht befindet sich die F-Schicht die sich im Sommer während der Tagesstunden in die Schichten F1 und F2 aufspaltet. Geeignete Ionisation besteht bei der F1-Schicht in etwa 200km Höhe und bei der F2-Schicht in einer Höhe von etwa 200km bis 400km.

Die Ionisation steigt von Schicht zu Schicht an und erreicht in der F2-Schicht bei etwa 400km ein Maximum. Oberhalb dieser Schicht wird die Ionisation immer geringer und verschwindet schließlich ganz.

Das Entstehen der F2-Schicht kann nur sehr unvollkommen erklärt werden. Sie bildet ein breites Maximum der Elektronendichte mit rund 1 Million freier Elektronen pro cm3 und ist von allen Schichten am stärksten ionisiert.

Über Reflexionen an der F2-Schicht kommen die meisten KW-Verbindungen zustande. Auf Grund der trägen Rekombination ist diese Schicht auch über die Nachtstunden in mehr oder weniger abgeschwächter Form vorhanden. Kurz vor Sonnenaufgang besteht ein Minimum der Elektronendichte – nach Sonnenaufgang steigt die Ionisation an und erreicht innerhalb von 1 bis 2 Stunden durchschnittlichen Tagespegel. Im Sommer liegt die F2-Schicht tagsüber bei etwa 400km Höhe – im Winter und während der Nachtstunden sinkt sie auf 250km bis 300km Höhe ab.

Die F1-Schicht bildet sich nur tagsüber in einer Höhe von etwa 200km bis 280km aus (im Sommer häufiger als im Winter). Von der Untergrenze der F2-Schicht ist sie durch ein etwa 50km breites Gebiet geringer Elektronenkonzentration getrennt. Diese Schicht enthält maximal 400000 freie Elektronen pro cm3.

Die F1-Schicht ist für die KW-Ausbreitung unerwünscht, da sie die Ausbreitung über die F2-Schicht durch Absorption behindert.
Die F1-Schicht kann nur im Zusammenhang mit der F2-Schicht entstehen – beide Schichten gehören deshalb zusammen und bilden einen Komplex, die F-Schicht.

Diese F2 – Schicht (Höhe 250 – 400 km)ist besonders wichtig für den DX – Verkehr (s.o.) und ist meist auch nachts noch vorhanden, das sehr geringer Druck und kleine Rekombination.

MUF, LUF und FOT
Für jede Funkverbindung zwischen zwei Punkten gibt es eine höchste und eine brauchbare Frequenz. Wellen höhere Frequenzen erreichen den Bestimmungsort nicht, da sie durch die Ionosphäre in den Weltraum austreten.

MUF = maximum usable frequency

LUF = lowest usable frequency

FOT = Fréquence optimale pur le traffic

Die Eigenschaften der Kurzwellenbänder und weiterer Amateurfunkbänder Allgemein

2200 m oder 136kHz

Zu jeder Zeit, sowohl bei Tag wie bei Nacht, können Amateurstationen mittels der Bodenwelle Distanzen bis zu 1000km überbrücken. Nachts können die Reichweiten mit Hilfe der Raumwelle bei guten Bedingungen 2000km oder mehr betragen. Mit sehr gut ausgerüsteten Stationen kann sogar der Atlantik überbrückt werden. Wegen den kleinen abgestrahlten Leistungen (Antennen sind sehr klein im Verhältnis zur Wellenlänge) sind die Signale in der Regel schwach.

600 m oder 500 kHz

Nachdem der Seefunkdienst den Betrieb auf dieser Frequenz eingestellt hat, sind Frequenzen um 500kHz in mehreren europäischen Ländern provisorisch für den Amateurfunkbetrieb freigegeben worden. Einige Amateurfunk-Baken können dort regelmässig beobachtet werden. Mit der Grundwelle können Amateurstationen 100 bis 300 km tagsüber zuverlässig überbrücken. Da die D-Schicht der Ionosphäre die 600m-Wellen stark absorbiert, ist Raumwellenausbreitung am Tag nicht möglich. Erst bei Dunkelheit lassen sich mit der Raumwelle Entfernungen von mehreren tausend Kilometern überbrücken.

160 m oder 1.8 MHz

Das Top-Band, wie es auch genannt wird, ist ein ausgesprochenes Nachtband. Tagsüber sind die Reichweiten mittels der Bodenwelle auf ca. 100km beschränkt. Nach Einbruch der Dunkelheit ist

Europaverkehr möglich und für gut ausgerüstete Stationen auch interkontinentaler Verkehr (DX). 160m kennt keine tote Zone, da die LUF meistens nicht unter 2MHz sinkt und eignet sich deshalb sehr gut für QSOs über größere Distanzen. In den Winternächten ist es oft das einzige Band in dem Verbindungen noch zuverlässig möglich sind. Im Sommer steigt jedoch, im Vergleich zu den kürzeren Bändern 80 oder 40m, der atmosphärische Störpegel sehr stark an.

80 m oder 3.5 MHz

Auch dieses Band ist ein Nachtband, obschon die Übergänge nicht so abrupt sind wie im 160m-Band. Größere Entfernungen (DX) können nur überbrückt werden, wenn zwischen Sender und Empfänger vollständige Dunkelheit herrscht (Absorption der D-Schicht). Wegen der längeren Dunkelheit und den geringeren atmosphärischen Störungen sind die Winternächte besser für DX geeignet. Wobei Verbindungen entlang der Dämmerungszone das beste DX versprechen (Grayline-DX). In Zeiten des Sonnenfleckenminimums und im Winter können tote Zonen auftreten, die eine Verbindung über kürzere Distanzen außerhalb der Bodenwelle verunmöglichen.

60 m oder 5 MHz

Dieses Band ist in mehreren Ländern (z.B. USA, UK) provisorisch zugelassen. Dieses Band ermöglicht oft auch tagsüber – besonders im Winter – gute Raumwellenausbreitung innerhalb Europas. Nachts ist DX möglich und mit weniger Aufwand zu erreichen als im 80m-Band. Das 60m-Band ermöglicht Verbindungen über Distanzen von einigen 100km, wenn diese wegen der Dämpfung auf 80m und wegen der toten Zone auf 40m nicht mehr möglich sind.

40 m oder 7 MHz

Tagsüber ist Europaverkehr möglich, nachts DX. Die atmosphärischen Störungen sind wesentlich kleiner als im 80m-Band und behindern nur noch in seltenen Fällen den Funkverkehr. Besonders nachts treten aber tote Zonen auf, das heißt, Funkverkehr über kürzere Distanzen (einige 100km) außerhalb der Bodenwelle ist nicht mehr möglich. Während des Sonnenfleckenminimums treten auch tagsüber tote Zonen auf und verunmöglichen so einen Verkehr. DX bis zu den Antipoden ist auch mit kleinen Leistungen möglich.

30 m oder 10 MHz

Dieses Band ist ein Tag- und Nachtband und ermöglicht fast jederzeit DX-Verkehr in die eine oder andere Richtung. Wegen der geringen Breite von 50kHz sind nur CW und digitale Betriebsarten zugelassen.

Besonders im Sonnenfleckenminimum zeigt es seine guten DX-Eigenschaften, während es im Sonnenfleckenmaximum eher für mittlere Distanzen (Europa) geeignet ist.

20 m oder 14 MHz

Dieses Band ist ein ausgesprochenes DX-Band mit besonders guten Ausbreitungsbedingungen im Winter über Tageslichtstrecken, im Sommer über Nachtstrecken. Bevorzugt werden Verbindungen über Strecken auf denen Dämmerzustand herrscht. Der Radius reicht bis zu 1000 km und die Mittagsreichweiten sind durch die von der Sonneneinstrahlung verursachten Absorption der Wellen in der D-Schicht relativ klein. In Zeiten starker Sonnenfleckenaktivität ist es rund um die Uhr für DX offen, während des Sonnenfleckenminimums aber oft nur tagsüber. Die toten Zonen sind ausgeprägt, besonders nachts und europäische Stationen oft nicht zu hören.

17 m oder 18 MHz

Das 17m-Band übernimmt in den Jahren des Sonnenfleckenminimums die Rolle des 15m Bandes und ist dann oft das höchste Band, das für DX-Verkehr tagsüber noch offen ist. In Zeiten des Sonnenfleckenmaximums übernimmt es mehr die Eigenschaften des 20m-Bandes und DX ist fast zu jeder Tageszeit möglich.

15 m oder 21 MHz

Dieses Band ist auch ein ausgesprochenes DX-Band. Durch die hohe Grenzfrequenz ist fast nur Tagverkehr möglich. Die tote Zone ist auch wesentlich größer als im 20m Band. In den Jahren des Sonnenfleckenminimums sind die Ausbreitungsbedingungen ähnlich dem 10m Band, bei Sonnenfleckenmaxima gleicht es dem 20m Band. Im Sonnenfleckenminimum ist es praktisch tot. 15m ist ein ausgesprochenes Tagband und weist praktisch immer eine tote Zone auf.

12 m oder 24 MHz

Das 12m-Band ähnelt sehr stark dem 10m-Band. DX ist meistens nur in den Jahren starker Sonnenaktivität möglich. Vor allem in den Monaten Mai und Juni können aber über sporadisch auftretende E-Schichten Distanzen bis zu ca. 2000km überbrückt werden. Dabei ist die Dämpfung gering, die Signale sind entsprechend stark.

10 m oder 28 MHz

In den Jahren des Sonnenfleckenmaximums ist dies ein ausgesprochenes DX-Band, hauptsächlich über Tageslichtstrecken. Bei guten Bedingungen genügen minimale Leistungen für den DX-Verkehr. Auch auf diesem Band können besonders im Frühsommer Verbindungen über die sporadische E-Schicht getätigt werden.

6 m oder 50 MHz

Das 6m-Band wird auch Magic-Band genannt. Technisch zwar dem VHF-Bereich (30-300 MHz) zugeordnet, bietet es ab und zu auch Kurzwelleneigenschaften. Insbesondere die Ausbreitung über sporadische E-Schichten über Distanzen bis zu ca. 2000km. In den Jahren des Sonnenfleckenmaximums kann die MUF sogar soweit steigen, dass weltweiter Funkverkehr möglich ist. Zudem ist das Band von allen Amateurfunkbändern am besten geeignet für Meteorscatterverbindungen. Auch Aurora- und Tropoverbindungen gehören zu den gängigen Ausbreitungsarten auf diesem Band. Die Reichweite der Bodenwelle ist zwar gering, doch die 6m-Wellen sind wegen besseren Beugungseigenschaften den 2m- Wellen in hügeligem Gelände überlegen. Allerdings sind die Reflexionen an Bergen, Hügeln und Gebäuden weniger ausgeprägt als auf 2m.

4 m oder 70 MHz

Dieses Band ist in einigen europäischen Ländern zugelassen. Ausbreitung über die sporadische E- Schicht ist hier seltener anzutreffen als auf 6m. Das Band hat mehr VHF-Charakter und ähnelt in Vielem dem 2m-Band.

2 m oder 145 MHz

Das klassische UKW-Band. Die Wellen breiten sich im Prinzip wie Licht geradlinig aus und werden kaum gebeugt. Das hat zur Folge, dass zur Überbrückung größerer Distanzen ein erhöhter Standort wichtig ist. Zudem werden die Wellen an den Bergen reflektiert und gebrochen, was die Reichweiten erheblich erhöht. Können in hügeligem Terrain nur wenige km überbrückt werden, erhöhen Reflexionen und Brechungen an Bergen die Distanzen auf 100km und mehr. Daneben kommt es oft zu atmosphärischen Überreichweiten. Grenzschichten zwischen Luftmassen unterschiedlicher Temperatur und Feuchte wirken – ähnlich der Ionosphäre auf Kurzwelle – wie eine Reflexionsschicht. Manchmal werden so Wellen zwischen zwei Schichten eingefangen und über Distanzen von über 1000km transportiert, bevor sie wieder austreten (Ducting). Auf 2m spielen auch Reflexionen an Meteoriten (Meteorscatter) und Nordlichtern (Aurora) eine Rolle. Das Band wird zudem benutzt um Verbindungen mit Reflexionen an der Mondoberfläche (EME) zu tätigen. Das 2m-Band ist neben 70cm ein Hauptträger des lokalen FM- Sprechfunkverkehrs und es existieren entsprechend viele Relaisstationen.

70 cm oder 432 MHz

70cm gehört technisch zum UHF-Bereich (300-3000MHz). Die Reichweite der Bodenwelle ist geringer als auf 2m, die Reflexionen an Bergen, Gebäuden usw. jedoch oft besser. Auch hier kommt es zu atmosphärischen Überreichweiten und zu Ducting. Aurora und Meteorscatter sind selten und spielen nur noch eine geringe Rolle. 70cm ist ebenfalls ein beliebtes EME-Band. Wie bereits 2m, ist das 70cm-Band wichtig für den lokalen FM-Sprechfunk und den Datenfunkverkehr, der hier meistens über Relaisstationen abgewickelt wird.

23 cm oder 1.2 GHz

23cm ist ein Mikrowellenband (>1GHz). Die Bodenwellenreichweiten sind noch einmal geringer als auf 70cm, Reflexionen jedoch sehr ausgeprägt. Aurora und Meteorscatter kommen nicht mehr vor, doch atmosphärische Überreichweiten oft, ebenfalls mit Ducting. Um hohe Reichweiten zu erzielen, muss ein hoher Antennenaufwand betrieben werden (stark bündelnde Richtantennen). Verbindungen kommen außerhalb von Contesten praktisch nur auf Verabredung zustande. Typische ODX bei Contesten ca. 750km (üblicherweise maximale Distanzen von exponierten Standorten). 23cm ist ebenfalls ein wichtiges EME-Band.

13 cm oder 2.4 GHz

Die Welt der Mikrowellenöfen und WLANs. Ähnliche Ausbreitung wie im 23cm-Band, doch für vergleichbare Verbindungsqualität müssen nochmals stärker bündelnde Antennen eingesetzt werden. Wenn atmosphärische Überreichweiten auf 70cm und 23 cm festgestellt werden, sind sie oft auch auf 13cm anzutreffen. Typische ODX bei Contesten etwa 600km.

9 cm oder 3.4 GHz

Dieses Mikrowellenband ist in einigen europäischen Ländern freigegeben. Die Ausbreitungseigenschaften sind ähnlich wie auf dem 13cm-Band.

6 cm oder 5.7 GHz

Wenig benutztes Band, daher ist auch wenig über die Ausbreitungsbedingungen bekannt. Zu atmosphärischen Übereichweiten durch Ducting kommt im 6cm eine neue Betriebsart hinzu: Rainscatter, Reflexionen an Regenfronten. Durch die Regentropfen werden die Signale gestreut und sind so über weite Strecken zu empfangen (Prinzip Wetterradar).

3 cm oder 10 GHz

Rainscatter ist hier noch ausgeprägter und gehört zu den wichtigsten Betriebsarten in diesem Band. Das 3cm Band ist das beliebteste Mikrowellenband neben 23cm. Allerdings beginnt sich hier bereits die Absorption (Dämpfung) durch die Atmosphäre bemerkbar zu machen. Ducting durch Inversionsschichten in der Atmosphäre führt bei speziellen Wetterlagen auch in diesem Band zu Überreichweiten. Auch ist 3cm noch für EME gut zu gebrauchen. Contestdistanzen etwa 500km. Europarekord 1400km.

1.2 cm oder 24 GHz

Auf diesem Band ist die Absorption durch den Wasserdampf in der Atmosphäre bereits sehr hoch (ca. 0.2dB pro km). Daher betragen die typisch erreichbaren Distanzen weniger als die Hälfte der Reichweiten auf 3cm. Auch auf diesem Band kann noch Rainscatter gemacht werden

Millimeterwellen 47GHz, 76 GHz und höher

Sehr hohe Absorption durch die Atmosphäre, besonders bei hoher Feuchte. Deshalb sind die Reichweiten auch bei theoretischer Sichtverbindung normalerweise auf einige 10km beschränkt. Trotzdem beträgt der Weltrekord auf 47 GHz 343km, auf 76 GHz 175km, auf 134 GHz 114km und auf 241GHz 61.8km.

Bänder/Eigenschaften

Kurzwelle beschrieben und erklärt

Bänder und deren Eigenschaften

Kurzwelle

Darunter versteht man den gesamten Frequenzbereich zwischen der Mittelwelle und 30 MHz, wobei in diesem großen Bereich gewisse Abschnitte bestimmten Funkdiensten zugewiesen sind. Früher herrschte ein großer Mangel an Frequenzen, da sowohl in der Seeschifffahrt als auch im interkontinentalen Flugverkehr ein Großteil des Funks über Kurzwelle abgewickelt wurde. Da heute wesentlich zuverlässigere Satellitenverbindungen bestehen, ist die Kurzwelle zu einem „Auslaufmodell“ geworden. Für den Rundfunk wurden im Kurzwellenbereich etwa 14 Bereiche – Bänder genannt – zugewiesen. Ebenso erhielten die Amateurfunker zuerst nur 4, später 7 Bänder. Zwischen den Rundfunkbändern hört man also meist nur Gezirpe, Gebrumme und Rauschen.

Mit Kurzwellen kann ein Signal im Idealfall rund um den Erdball empfangen werden, da die Wellen an Schichten der Ionosphäre reflektiert werden. Im Idealfall deshalb, weil die Ionosphäre der Erde ständigen Schwankungen unterworfen ist. Diese unterliegen zwar bestimmten Gesetzmäßigkeiten, doch der Grad der Zuverlässigkeit ist von einer Vielzahl von Faktoren abhängig. Deshalb ist der Empfang von Kurzwellensendungen eine Materie, die eine gewisse Sachkenntnis erfordert. Leute, die sich voll freudiger Erwartungen auf weltweiten Rundfunkempfang und nichts Böses ahnend einen teuren „Weltempfänger“ gekauft haben, wurden dadurch oft bitter enttäuscht.

Kurzwellenempfang ist nicht unproblematisch!

Eine entscheidende Regel lautet: Je kürzer eine Kurzwelle ist, desto weiter reicht sie. Das bedeutet in der Praxis, dass am oberen Ende der Skala – mit den höchsten Kilohertzzahlen – die Überseesender zu finden sind, während am unteren Ende der Skala – z.B. im 49m-Band – fast ausschließlich Sender aus dem Nachbarländern zu hören sind. Das Ganze ist jedoch sehr stark vom Zustand des elektromagnetischen Feldes der Erde abhängig, und das schwankt in Abhängigkeit der Tages- und Jahreszeit sowie der Sonnenaktivität, welche wiederum in einem 11-jährigen Zyklus schwankt.

Diese ständigen Schwankungen machen den Kurzwellenfunk zu einem oft unberechenbaren Medium.

Ultrakurzwelle (UKW): Dieser Wellenbereich schließt an die Kurzwelle an und umfasst eine Bandbreite von 30 bis 300 MHz. In diesem Frequenzband hat der Rundfunk den Bereich 87,5 bis 108 MHz (in Osteuropa auch noch 66 bis 73 MHz) und das Fernsehen die Bänder 47 bis 68 MHz und 174 bis 230 MHz zugewiesen bekommen. Bei dieser Zuweisung gibt es jedoch regionale Unterschiede. Dazwischen tummeln sich viele Mobilfunkdienste (Polizei, Flugverkehr, Schifffahrt, Bahn, das alte C-Mobilfunknetz). Schließlich haben auch die Amateurfunker den Bereich 144 und 146 MHz in Verwendung.

Troposphärische Überreichweiten auf UKW: Während die oben beschriebenen so genannten ionosphärischen Überreichweiten praktisch nur im Sommer auftreten, kommen vor allem im Herbst oft troposphärische Überreichweiten vor, welche ihre Ursache in Inversionswetterlagen haben. Unter einer Inversion versteht man eine durch mangelnde Luftbewegung entstehende Temperaturumkehr in der Luftschichtung; d.h. oben ist es wärmer als unten. Dadurch ergibt sich ein Dichteunterschied der Luft und damit eine Änderung der physikalischen Eigenschaften: Ultrakurzwellen werden an der Inversionsschicht entlang geleitet und zur Erde zurück geworfen.  Bodenwelle und Raumwelle Von der Mittelwelle ist bekannt, dass man dort tagsüber wie auf UKW nur nahegelegene Stationen empfangen kann, nachts jedoch Sender aus ganz Europa. Der Grund darin liegt, dass zu der sog. Bodenwelle, die sich geradlinig ausbreitet und nur in einigen 100 km Entfernung empfangbar ist, abends und nachts die sog. Raumwelle hinzu kommt. Diese ermöglicht den Empfang in sehr viel weiteren Entfernungen. Möglich macht dies die Reflexion der Signale an der Ionosphäre, einer Schicht um die Erde.

Die Ionosphäre ist nun gerade so beschaffen, dass im Bereich unter 3000 kHz solche Reflexionen nur während der Dunkelheit vorkommen, während sie im Kurzwellenbereich von 3000 MHz aufwärts bis ca. 30 MHz ständig, also auch tagsüber, vorkommen können. Diesen Sachverhalt nutzt man aus, um auf Kurzwelle mit einem Programm die ganze Welt versorgen zu können. Aus diesem Grunde empfängt man auf der Kurzwelle vor allem Auslandsdienste der jeweiligen Länder, die von dort aus mit Sendungen in verschiedensten Sprachen über das jeweilige Land informieren. Da die Frequenzen im Vergleich zur Mittelwelle höher sind, ist die Reichweite der Bodenwelle nicht ganz so groß wie dort, sie ist vergleichbar mit der Reichweite von UKW Sendern. Dafür hat man auf KW ja auch tagsüber bereits die Raumwelle, die einen Empfang ermöglicht. Jedoch kann man diese erst in einem gewissen Mindestabstand zum Sender empfangen, schliesslich muss diese ja zunächst in der Ionosphäre reflektiert werden und wieder zur Erde gelangen. Meist kann man die Raumwelle erst ab ca. 150 km empfangen, während die Bodenwelle durchaus bereits ab 50km nicht mehr empfangbar sein kann. Den Bereich, in dem weder Boden- noch Raumwelle zu empfangen ist, nennt man Tote Zone.

160m

Auf diesen niedrigen Frequenzen ist die Dämpfung recht stark. Tagsüber werden ca 40km zuverlässig überbrückt. In den Wintermonaten, besonders im Sonnenfleckenmaximum sind Reichweiten von mehreren tausend Kilometern möglich. DX fast nur entlang der Greyline möglich. Nachts Europaverbindungen, gelegentlich DX. Tagsüber ist das Band oft tot, nur Bodenwelle.

80m

Auf diesem Band ist die Dämpfung geringer, so daß tagsüber Distanzen bis etwa 300km überbrückt werden können. In den Nachtstunden sind Reichweiten von einigen tausend Kilometern nicht ungewöhnlich. Besonders gute DX-Möglichkeiten herrschen während des Sonnenfleckenminimums. In der frühen Nacht besonders Richtung Westen (USA), früh morgens Richtung Osten (Japan, VK). Entlang der Tag/Nacht Linie zur Abenddämmerung sind gute Verbindungen nach Südamerika und zur Morgendämmerung nach Oceanien möglich. Allerdings dedarf es eines guten Empfängers, um die schwachen DX-Signale zu empfangen. Die Grenzfrequenz der F-Schicht sinkt nur in den Wintermonaten unter 3,5 MHz, so daß normalerweise keine tote Zone auftritt.

40m

Tagsüber können Entfernungen bis zu 1500km jederzeit überbrückt werden. In den Dämmerungszeiten und nachtsbestehen insbesondere in den Wintermonaten, wenn die Granzfrequenz absinkt und dadurch Europa in die tote Zohne zu liegen kommt, sehr gute DX-Möglichkeiten. Dann ist es möglich Übersee zu arbeiten, wenn der Strahlungsweg der Dunkelheit folgt. Also Morgens Richtung West und Abends Richtung Ost. Die tote Zohne erreicht gegen Mitternacht ihr Maximum. Dann ist DX ohne europäischen Störnebel möglich.

20m

Morgens ausgezeichnet nach Oceanien und den Pazifikraum, Tagsüber Europa und ab frühen Nachmittag USA Ostküste, später eventuell Westküste. Abends ist dann der Pazifikraum über den langen Weg zu arbeiten.Immer unter der Vorraussetung, daß das Band abend/nachts offen bleibt.

17m

Ähnlich wie das 20m Band, abhängig von der oberen Grenzfrequenz. Das Band ist sehr viel ruhiger als das 20m Band.

197
Cups of Coffee this Year

15m

Die Ausbreitungsbedingungen hängen stark vom Sonnenfleckenzyklus ab. Während des Maximums ist das Band fast durchgehend für DX offen. Während des Minimums ist es höchstens tagsüber, oft aber gar nicht verwendbar. Zu Zeiten des Sonnenfleckenminimums fällt diese Band im Winter ganz und im Sommer nachts vollständig aus. Im Sommer kann dann nur eine DX-Öffnung für wenige Stunden genutzt werden. Immerhin können durch Sporadic-E Verbindungen über etwa 2000km zustande kommen. Dank der geringen Dämpfung ist es möglich mit kleinen Leistungen große Entfernungen sicher zu überbrücken. Atmosphärische Störungen treten nicht auf.

12m / 10m

Sehr stark abhängig vom 11-jährigen Sonnenzyklus. Währen des Maximums tagsüber gute bis sehr gute Bandöffnungen, besonders in den Wintermonaten. Es geht dann teilweise bis spät in die Nacht. Weitaus weniger Rauschen als auf 20m oder 15m. Mit geringer Leistung sind hervorragende Übersseverbindungen möglich. Die Tote Zone erreicht ca 4000km. Der Übertragungsweg muß auf der Tagesseite der Erde liegen. Morgens Hervorragende Pazifikverbinungen und Abends DX nach Westen. Im Minimum des Sonnenzyklus ist das Band kaum nutzbar, außer Sporadic-E. Dann ist das Band sehr gut für Short-Skip, Europaverkehr.