Распространение по серой или серой линии — это форма распространения ВЧ-радиосигналов, проявляющаяся на рассвете и в сумерках, когда сигналы, проходящие по линии, слышны с гораздо большей силой.
Серая линия или распространение серой линии — это форма распространения радиосигнала, которая обеспечивает радиосвязь на удивительно большие расстояния на рассвете и в сумерках, иногда когда другие формы ионосферного распространения не могут обеспечить пути прохождения сигнала на эти расстояния. Распространение по серой линии присутствует только на рассвете и в сумерках, поэтому его нельзя использовать для поддержки глобальной радиосвязи в любое время. Соответственно, он, как правило, используется в основном радиолюбителями и некоторыми другими пользователями, которые могут приспособиться к временным и другим ограничениям его доступности.
Основы распространения серой линии
При распространении по серой линии сигналы проходят по серой или сумеречной зоне между ночью и днем. Это область, где встречаются ночь и день, и она также известна как терминатор. В этом регионе сигналы на некоторых частотах ослабляются намного меньше, чем обычно, и в результате сигналы могут приниматься на удивительно высоком уровне на очень больших расстояниях — даже с другой стороны земного шара. Улучшение условий распространения вокруг серой линии наиболее заметно, прежде всего, на более низких частотах в ВЧ-части спектра, где уровень ионизации в слое D оказывает гораздо большее влияние на сигналы, чем на более высоких частотах. На приведенной ниже диаграмме показано, как освещение сохраняется в F-области намного дольше, чем в D-области, и это создает ситуацию, когда D-область исчезает, но F-область остается нетронутой.
Обратите внимание, что из-за преувеличенных высот и того факта, что область D затухает до наступления темноты, серая линия появляется на диаграмме после наступления темноты, тогда как на самом деле она появляется на рассвете / в сумерках.
На самом деле, область D исчезает перед закатом, поскольку освещение от солнца уменьшается в сумерках на поверхности Земли. Уровень ионизации в области D очень быстро падает в сумерках и после наступления темноты из-за высокой плотности воздуха и сравнительно быстрой рекомбинации свободных электронов и положительных ионов. Это происходит, когда уровень ионизации все еще высок в слое F, который обеспечивает большую часть распространения радиоволн для радиосвязи на большие расстояния. Это происходит потому, что область F находится намного выше по высоте, и когда Солнце садится, она остается освещенной солнечным излучением дольше, чем область D, которая находится ниже. Кроме того, рекомбинация ионов занимает больше времени, потому что воздух намного тоньше на высоте области F по сравнению с высотой области D.
То же самое происходит утром, когда восходит Солнце. Область F получает солнечное излучение раньше, чем область D, и ее уровень ионизации начинает повышаться раньше, чем уровень ионизации области D. Поскольку уровень ионизации области D низок, это означает, что степень затухания, которому подвергаются низкочастотные сигналы, намного меньше, чем днем. Это также происходит в то время, когда ионизация F-области все еще очень высока и хорошие отражения все еще достижимы. Соответственно, это приводит к гораздо более низким общим потерям на трассе вокруг серой линии, чем обычно. На приведенной выше диаграмме высота областей D и F была сильно преувеличена, чтобы показать механизм, стоящий за серой линией. Это означает, что затухание области D начинается задолго до сумерек, а область F остается на месте до наступления сумерек, а распространение серых линий происходит вокруг области сумерек и рассвета.
На самом деле, глядя на область радиотерминатора, следует помнить, что существует множество переменных, которые означают, что он не точно соответствует терминатору дневного/ночного времени, наблюдаемому на поверхности Земли. Ионизированные области находятся значительно выше поверхности Земли и соответственно дольше освещены, хотя на фоне этого Солнце находится низко на небе и уровень ионизации низок. Кроме того, существует конечное время, необходимое для повышения и снижения уровня ионизации. Поскольку существует много переменных, связанных с терминатором «распространения радиосигнала», обычный терминатор следует рассматривать только как приблизительный ориентир для условий распространения радиосигнала.
Хотя это может быть очевидным, распространение серой линии может существовать только для станций в местах, которые попадают на серую линию или терминатор. Это значительно ограничивает количество областей для данной станции в определенном месте для установления междугородной связи, хотя в течение года для многих станций будут небольшие изменения.
Частоты, на которые влияет распространение серой линии
Частоты, на которые влияет эта форма распространения, обычно ограничены частотами примерно до 10 МГц. Частоты выше 10 МГц, как правило, лишь в незначительной степени ослабляются в области D, и поэтому этот механизм практически не усиливает усиление в сумерках и на рассвете.
Распространение серой линии особенно заметно на более низких частотах, например, в любительском радиодиапазоне 3,5 МГц. Обычно сигналы можно услышать на расстоянии нескольких сотен километров днем и, возможно, до двух тысяч километров ночью для тех станций с хорошими антеннами. Серая линия распространения регулярно позволяет устанавливать радиосвязи на большие расстояния со станциями на другой стороне земного шара с очень хорошим уровнем мощности.
Оптимальное время обычно приходится на дни весеннего и осеннего равноденствия, поскольку ни один из концов линии не подвержен экстремальным летним и зимним условиям распространения. Именно в это время года можно установить дальнюю радиосвязь со станциями на другом конце земного шара с очень хорошим уровнем сигнала.
Аналогичные механизмы для более высоких частот
На более высокочастотные сигналы по-прежнему возможно влиять улучшения типа серой линии. Это происходит в результате того, что путь распространения открывается в одной области и закрывается в другой, что дает короткое окно, в течение которого путь открыт на определенной частоте или полосе частот. Глядя на MUF в течение дня, можно продемонстрировать, как это происходит. Уровень ионизации в слое F падает после заката и повышается на рассвете. Это приводит к тому, что МПЧ падает после наступления темноты. Соответственно, станции, переживающие рассвет, обнаруживают, что МПЧ поднимается, а станции, переживающие сумерки, обнаруживают, что она падает. Для частот выше ночной МПЧ, а также для станций, на одной из которых наблюдаются сумерки, а на другой — рассвет, существует лишь ограниченное время, в течение которого путь будет оставаться открытым. Это приводит к эффекту, аналогичному эффекту усиления серой линии с более низкой частотой.
Улучшения серой линии в течение года
Путь серой линии меняется в течение года. Поскольку угол, образуемый солнечными лучами, меняется в зависимости от времени года, меняется и линия, проведенная терминатором. Это происходит из-за того, что в зимние месяцы северное полушарие земли отклоняется от Солнца, а в летние — к нему. Обратное, очевидно, верно для южного полушария. В дополнение к этому меняется и ширина серой линии. Она гораздо шире к полюсам, потому что грань между темным и светлым менее выражена в результате того, что Солнце никогда не поднимается высоко в небе на полюсах. Он также намного уже на экваторе. Это приводит к тому, что серая линия активна дольше на полюсах, чем на экваторе. Распространение по серой линии дает возможность установить междугородние радиосвязи и установить связь, часто со станциями на другой стороне земного шара. Сигналы проходят по серой линии или терминатору и испытывают сравнительно небольшое затухание. Открытие через серую линию распространения может длиться всего полчаса, но это дает возможность установить радиосвязь между станциями даже на другом конце земного шара.