Propagacja zorzowa na UKF FM!

http://radiacja.blogspot.com/2015/12/aurora.html
Zorza polarna widoczna z Polski 20 grudnia 2015 (fot. Konrad)
W niedzielę 20 grudnia po raz pierwszy obserwowałem propagację zorzową. 
Choć w teorii znam ją od... bardzo dawna, a dzięki osiągnięciom pozostałych polskich FM-DXerów również wiem jak aurora może wyglądać w praktyce, w swojej 15-letniej karierze FM DX nie miałem okazji obserwować jej osobiście. Dziś udało się. 

This text is also available in English.

W tym poście opisuję swoje wrażenia z propagacji 20.12., przy okazji starając się jak najlepiej ująć charakterystykę tego dosyć egzotycznego rodzaju propagacji

Zorza z 20 grudnia 2015 nie była do końca typowym zjawiskiem swojego gatunku. Sezonem jej najczęstszych obserwacji jest parę tygodni poprzedzających i następujących po równonocy - a więc dwa razy do roku (przypominam: marzec i wrzesień). Tym razem.. .grudzień? Pozasezonowe wyjątki zależą głównie burz słonecznych wzmagających wiatr słoneczny, które z kolei wywołują burze geomagnetyczne..

Według opracowań o tematyce Aurora-DX, z jakimi miałem dotychczas do czynienia, wynika, że nie jest konieczna widoczność zorzy w miejscu odbioru, by skorzystać z jej propagacyjnych właściwości. (Ta zasada czyni biegunowe zjawisko użytecznym nawet nieco dalej na południe od Polski.) Tak się jednak składa, że podczas co najmniej 2 z 5 propagacji zorzowych UKF odnotowanych w Polsce zorza faktycznie była widoczna, co samo w sobie jest dosyć rzadkim zjawiskiem.
Piękne zdjęcie wykonane właśnie 20.grudnia br. przez Konrada, weterana Au-FM-DX jest ilustracją do tego artykułu. On też zachęcił mnie do prób DXowych tego wieczoru, a jego własny raport z Au 20.12.2015 (po angielsku) polecam odwiedzić pod linkiem na FMDX.pl)

Aurora ma szereg cech, które ujęte razem odróżniają ją od innych, częstszych rodzajów propagacji. Łatwo jednak pomylić Au z inną propagacją, gdy w ogóle nie jesteśmy świadomi że istnieje coś takiego jak odbicie od zorzy.

To, co na pierwszy rzut oka (czy też ucha) może upodabniać sygnały Au do duktowego tropo to ich stabilność - nie "pływają" jak typowe sygnały jonosferyczne (np. SporadicE). Zupełnie jak podczas budującego się tropo, pojawiają się słabe i w dłuższej próbce czasu rosną do swojego maksimum. Zorzowe Dxy znikają również bardzo powoli. "Maksimum" potraktujmy tu umownie - nawet w szczycie odbiór zawsze jest w szumie, co zresztą także jest typowe dla rekordowo dalekich DXów via tropo. Dlatego do Au DX najczęściej będzie konieczna kierunkowa antena zewnętrzna.
Z kolei osiągane odległości (chodzi o odległość bezpośrednią do złapanego nadajnika) upodabnia Aurorę do Sporadic-E. Choć zakres wyników DX jest niesłychanie szeroki - nawet od 200km do ponad 2000km, dominują 1000-1500km, czyli jonosferyczny standard.

Przyjrzyjmy się więc cechom szczególnym i typowym tylko dla Au 
Po pierwsze, charakterystyczne na propagacji zorzowej są kierunki z których odbieramy sygnały oraz obszar, z którego są one dostępne: w większości północne. Dziś, z anteną ustawioną na azymut 0 stopni (centralnie północ), na początek na kilku częstotliwościach złapałem norweskie NRK P1 i P2 - choć kierunek w linii prostej do ich nadajników do raczej północny zachód. Tak właśnie jest z kierunkowością podczas Au - odbieramy sygnał odbity, wtórny - pod nieco innym kątem. Tzw. backscatter. Ponieważ nie odbieramy sygnału bezpośrednio z anteny nadajnika stacji nadawczej, a jego "obraz" odbity od pobudzonych elektronów gdzieś daleko na północy, odległość musi być zdecydowanie większa niż w linii prostej. Czy nadajnik zlokalizowany jest na północ, wschód lub zachód od nas, poprzez Au nie odbieramy jego bezpośredniego sygnału, lecz część wypromieniowaną na północ, w kierunku zorzy. Po natrafieniu na naładowaną elektrycznie kurtynę, sygnał jest od niej odbijany w kierunku południowym. W rezultacie pozorny kierunek do naszego zorzowego DXa może wypadać idealnie na północ lub nawet do 45stopni od północy, nie zaś w linii prostej do nadajnika.
Możliwy bywa czasami odbiór stacji zlokalizowanych na szerokościach geograficznych bardziej południowych od naszej, ale zazwyczaj nie jest to więcej niż kilka stopni (w Europie szerokości na północ od około 45st. N). Przy czym - ich sygnał via Au będzie przychodził również z północy!

Co także istotne, w "zabawie" uczestniczą tylko sygnały nadajników dużej mocy, rzędu dziesiątek kilowatów. Nasłuchy najlepiej prowadzić na czystych częstotliwościach, ponieważ DXy zorzowe są zazwyczaj na tyle słabe że mogą nie przebić się przez inne stacje odbierane troposferycznie.

Kolejną, chyba najważniejszą cechą propagacji zorzowej jest rozmyte widmo odbitych sygnałów.
Brzmienie DXów zorzowych jest nieco podobne do efektu tzw. multipathu - odbioru wielodrogowego, znanego z niektórych przypadków tropo. Lecz wielodrogowość nie jest tu przyczyną.
Z powodu nieustannego, chaotycznego ruchu cząstek w jonosferze, pobudzonych wiatrem słonecznym (stąd występowanie zorzy bo burzach słonecznych), częstotliwości radiowe VHF są nieustannie rozpraszane ("rozsuwane") o setki Hz - tzw. efekt Dopplera. Z tymże dzieje się to bardzo szybko i ludzkie ucho nie słyszy procesu przesunięć a jego efekty: zniekształcenie sygnału dalekiej stacji.
Zorza jest dłużej znana w kręgach krótkofalowców (tzw. radioamatorów), którzy do emisji stosują wąskopasmowe modulacje - CW i SSB, na których efekty Aurory są straszne. I to dosłownie, posłuchajcie ludzkiego głosu przetworzonego przez modulację jednowstęgową i doprawionego przez zorzę:
https://www.youtube.com/watch?v=6Ba-pxs_ZQI

Szerokopasmowa modulacja WFM stosowana na UKF (88-108 MHz) jest również mocno niszczona przez procesy Au, choć ze względu na szersze pasmo, w mniejszym stopniu niż SSB. Efekt ten jest słyszalny także na dosyć silnych sygnałach DXów zorzowych.

W wyniku odbicia od świetlistej kurtyny polarnej, następuje zaszumienie częstotliwości akustycznych w modulacji FM - tym drastyczniejsze im wyższa jest częstotliwość.Najciekawiej przedstawia się to na utworach pop, w których obecne jest całe spektrum dźwięków - od basu, najlepiej przeżywającego zniekształcenia zorzowe, po tony wysokie (10-15kHz) - zamienianych zazwyczaj na szum w rytm modulacji. O odbiorze stereo (pilot 19kHz), albo RDS (podnośna 57kHz) nie ma nawet mowy. Nagranie Konrada z NRK P3 z jednej z poprzednich poprzednich propagacji Au, doskonale obrazuje zniekształcenia aurory na muzyce - brzmi jakby equalizer podbijał bass - w rzeczywistości pasmo zostało zarejestrowane "na płasko".

Dziś spośród stacji muzycznych, nieco później, kiedy Norwegia na paśmie została zamieniona przez Wielką Brytanię, złapałem BBC Radio1 z podobnym efektem jak zaprezentowany powyżej. Dlatego nie jest dziwne, że najlepszą jakość spośród wszystkich złapanych tego dnia stacji, osiągnęła stacja typowo "gadana" - 93,7 BBC Radio 4 z Holme Moss.


Choć nadal ze zniekształceniami dźwięku, jej sygnał był nawet dosyć silny: Czego nie można powiedzieć o najdalszej dziś odebranej stacji - RTE1 z Irlandii na 89,6 (Mount Leinster, bez mała 1900km) - była bardzo słaba. By upewnić się że to ona, porównałem odbiór do jej streamu internetowego.

Wszystkie stacje złapałem dziś z anteną w polaryzacji pionowej, podczas gdy większość nadaje w H (wszystkie skandynawskie nadajniki, a niektóre w UK - w obu polaryzacjach), stąd wniosek że Au nie zachowuje oryginalnej polaryzacji anteny nadawczej.

Poniżej zamieszczam listę wszystkich złapanych stacji via Au.

LOG Au-FM-DX z 20.12.2015 (17:20-18:20 i 19:45-19:50):
88.8 NO NRK P1 Greipstad/Eidsåvegen
89.3 UK BBC Radio 2 Holme Moss
89.6 IR RTÉ Radio 1 Mount Leinster (1894km direct)
91.3 NO NRK P1 Kongsberg
92.1 UK BBC Radio 3 Black Hill
92.5 UK BBC Radio 4 FM Sandale
92.9 UK BBC Radio 4 FM Pontop Pike
93.1 UK BBC Radio Scotland Meldrum
93.5 NO NRK P1 Bokn/Grønnestadvegen
93.5 UK BBC Radio Scotland Ashkirk
93.7 UK BBC Radio 4 FM Holme Moss
93.8 unid (SWE? SR P1 Skelleftea or NRK P1 Kautokeino)
94.2 NO NRK P2 Bjerkreim
94.3 UK BBC Radio Scotland Black Hill
96.1 unid Dido - White Flag
96.8 UK BBC Radio Cymru Wenvoe
97.3 NO NRK P2 Bokn/Grønnestadvegen
99.3 UK BBC Radio 1 Tacolneston
99.5 UK BBC Radio 1 Black Hill
99.7 UK BBC Radio 1 Divis
99.9 UK Classic FM Sandale

Identyfikacja samych sygnałów jest bardzo łatwa - w większości przypadków dopasowań należy szukać wśród najsilniejszych nadajników na danej częstotliwości - najlepiej propagują duże moce.

- Wszystkie powyższe stacje złapałem już kiedyś poprzez Sporadic E - jaki jest więc sens nasłuchu z odbić zorzowych skoro wszystkie możemy złapać innymi, częstszymi metodami propagacji (w dodatku w lepszej jakości)?
Ponieważ zorza należy do dosyć rzadkich zjawisk w Polsce - zarówno na niebie jak i w radiu, jest wręcz naszym obowiązkiem, jako nasłuchowców, badać i poznawać ją lepiej. Łapiąc DXy jakie docierają do nas od lśniącej kurtyny nad Skandynawią (bo gdzie indziej może być zawieszona aurora pracująca dla Polski?) dobrze śledzić, który DX był najbardziej oddalony na wschód, który na zachód, a także na północ i południe. Które pojawiły się pierwsze, które zniknęły jako ostatnie. Które z sygnałów były "najczytelniejsze"? A może udało złapać się coś poniżej 50kW? Dzięki tym wskaźnikom będzie można lepiej opisać charakter i właściwości zorzy, a także wyznaczyć jej "rekordy".


PS.
Raporty z Au FM DX obserwowanego w Polsce w ubiegłych sezonach:
http://fmdx.pl/2015/03/aurora-fm-dx-17-03-2015/
oraz http://fmdx.pl/2013/03/aurora-fm-dx-17-03-2013/

Więcej ciekawych opisów propagacji można zaczerpnąć pod adresem: www.sp2pzh.cqdx.pl/wpr/?page_id=606 (szczególnie od akapitu "Wykorzystanie zorzy przez krótkofalowców")

Plus znalazłem jeszcze jeden świetny przykład zniekształceń Au - odbiór stacji z Estonii w sąsiednim regionie w Rosji, a więc jeszcze bliżej zorzy: https://www.youtube.com/watch?v=zjNLvts5YHQ

No comments :

Post a Comment