Nach 112 Jahren war es wieder soweit: In Deutschland fand eine totale Sonnenfinsternis statt. Der Mondschatten bewegte sich am 11.Aug. 1999 wärend der Mittagszeit über den südlichen Teil des Landes. Für den Kurzwellenhörer entstand dadurch eine besonders interessante Möglichkeit, die Auswirkung der Sonne, oder sollte man sagen, die plötzliche “Nichtauswirkung”, experimentell zu erfahren. Dies um so mehr, da wir uns außerdem in einer Zeit hoher Sonnenaktivität befinden.
Die Wellenausbreitung auf Langwelle
Der erfahrene Kurzwellenhörer kennt das Phänomen, welches sich durch die aufgehende bzw. untergehende Sonne zeigt. Da die Sonne durch ihre Strahlung die Ionosphäre der Erde beeinflusst, ergeben sich die typischen, tageszeitlich Änderungen der Ausbreitungsbedingungen. Kurz: Die Sonnenstrahlung sorgt für eine Ionisierung der oberen Atmosphärenschichten, die schließlich dafür sorgen, dass elektromagnetische Wellen daran reflektieren können. Was den Tagesverlauf betrifft, zeigt sich eine relativ schnelle Zunahme der Ionisierung mit dem Aufgang der Sonne und eine zögerliche Abnahme nach Sonnenuntergang. Ursache ist die verzögerte, chemische Rekombination des Gases.
Mit der Sonneneinstrahlung entstehen Atmosphärenschichten mit verschiedem Reflexionsverhalten, die mit dem Grad der Ionisierung immer niedrigerere Höhen erreichen. Korrekt spricht man zwar von den Schichten F2, F1, E und D in der Reihenfolge von oben nach unten. Bildlich kann man sich das aber auch so vorstellen, als wenn es eine Schicht wäre, die sich je nach Ionisierung von ca. 400 km Höhe nach unten hin bis in eine Höhe von ca. 80 km verdickt. Niedrigere Reflexionsschichten lassen verständlicherweise keine so weiten Sprünge der Funkwellen zu als die hohen. Außerdem bestimmt die Frequenz, in welcher Höhe, oder andersherum ausgedrückt, an welcher die einzelnen Schichten die Funkwelle reflektiert. Je höher die Frequenz ist, umso höher sind auch die Schichten, die die Wellen reflektieren.
Für die Langwelle bedeutet das: Bei hoher Ionisierung entsteht die D-Schicht, an der sie reflektiert, die Kurzwellen jedoch nicht. Sie werden darin lediglich gedämpft. Die typische Reflexion einer KW geschieht an der F-Schicht. Die Dämpfung an der D-Schicht kann für die Kurzwelle so stark werden, dass sie die F-Schicht nicht mehr erreichen kann. Das setzt einen besonders hohen Ionisationsgrad vorraus, wie er z.B. bei solaren Ausbrüchen vorkommt. Damit verbunden sind totale Unterbrechnungen von KW-Verbindungen, zugunsten besonders guter LW-Ausbreitung. Anders herum können, wenn nur die F-Schicht existiert, Langwellen auch an dieser reflektieren, allerdings aufgrund der geringeren Dichte (in Bezug auf die Wellenlänge) nur schwach.
Die hier genannten Betrachtung ist selbstverständlich sehr idealisiert. Nähere Hinweise findet sich z.B. in u.g. Literatur. Darin wird auch auf die Vorhersage von Ausbreitungsbedingungen und dem tatsächlichen Aufbau der Ionosphäre unter konkreten Bedingungen eingegangen.
Ein weiterer Effekt ist unter dem Begriff “Dämmerungszone” bekannt. Sie ermöglicht kurzzeitig besonders hohe Reichweiten. Der Effekt entsteht dadurch, dass die Sonnenstrahlung, vor allem in der Morgendämmerung die Ionosphäre einseitig, nämlich von der Tagseite her, beeinflusst und dadurch eine Art Schieflage der sonst parallel zum Horizont liegenden Ionosphärenschicht erreicht (ähnlich einem Teig, den man unter gewissem Druck mit einem Nudelholz ausrollt). Nach dem Gesetz vom Ausfallswinkel, der dem Einfallswinkel entspricht, erfahren die Wellen an einer schiefen Fläche eine Ablenkung, die den Winkel verändert. Gegenüber einer horizontalen Fläche können somit die Wellen steiler oder flacher abgelenkt werden, was die Reichweite verkürzt oder eben erhöht.
Bild 1: Ionosphäre in der Dämmerungszone. Zur Vereinfachnung sind hier nicht die verschiedenen, einzelnen Schichten dargestellt.Was macht nun in dem Zusammenhang eine Sonnenfinsternis, abgesehen von unzähligen anderen Erscheinungen, für den Kurzwellenhörer interessant?
Sie “simuliert” eine Nacht innerhalb weniger Minuten inclusive der Abend- und Morgendämmerung. Der Unterschied zu einer echten Nacht liegt in der Tiefe der Variationen, d.h., die Rekombinationszeit, für die normalerweise eine mehrstündige Nacht zur Verfügung steht, dauert hier nur wenige Minuten. Bei der o.g. Finsternis waren das etwa zwei Minuten und 20 Sekunden mittig des Kernschattens.
Auch auf der Mittelwelle und den unteren Kurzwellenbändern (bis etwa 5MHz) wird die Ausbreitung maßgeblich durch die E- und D-Schicht beeinflusst, jedoch wesentlich sensibler, d.h. mit deutlich mehr Schwankungen, als im Langwellenbereich. Grund dafür ist die kürzere Wellenlänge, die, geometrisch betrachtet, auch an kleineren Welligkeiten der Atmosphärenschicht abgelenkt wird. Die Phase und Polarisation der elektromagnetischen Wellen wird dadurch empfindlicher beeinflusst, wodurch es z.B. zu Auslöschungen und Verstärkungen kommt, die als Fading mit all seinen Erscheinungsformen bekannt ist.
Auf höheren Kurzwellenbändern nimmt die Wirkung auf die Ionosphäre durch die Sonnenfinsternis ab. Hier ist für Weitverbindungen die F- und F2-Schicht verantwortlich. Aufgrund der trägeren Rekombination des Gases erfolgt dessen Abbau nicht einmal wärend einer Nacht vollständig, weshalb sich eine zweiminütige “Sonnenunterbrechung” nicht wesentlich auf die Ausbreitungsbedingung über die hohen F-Schichten auswirkt.
Experimentelle Erfassung von Ausbreitungsanomalien
Welche Möglichkeiten gibt es, das Ausbreitungsverhalten auf der Langwelle nachzuvollziehen. Um dies experimentell zu erfahren, muss überlegt werden, wie man die Ausbreitungsänderungen erfasst und archiviert. Zur Erfassung ist im einfachsten Falle nur der Kurzwellenempfänger erforderlich, ein PC, Multimeter und ein Tonbandgerät können sich sehr hilfreich bei der Archivierung erweisen.
Wahl der Antenne und des Empfängers
Grundsätzlich ist für die hier aufgeführten Versuche kein Fernempfang notwendig. Im Gegenteil: Soll das pure NF-Rauschen beobachtet werden, so lautet die einzige Anforderung an die Antenne ein Signal aufzunehmen, dass sich in Betrag eindeutig vom Grundrauschen des Empfängers abhebt. Nicht wesentlich höher sind die Anforderungen zum Empfang bekannter und relativ starker Rundfunksender, die als Bake dienen sollen.
Bedenkt man auch, dass die Wellenlänge im LW-Bereich in der Größe von Kilometern liegt, erübrigt sich auch die Frage nach einer Anpassung über die Drahtlänge. Für den unten beschriebenen Versuch kam ein Draht von etwa 15 Metern Länge als Antenne zum Einsatz, der zudem nicht künstlich, d.h. induktiv verlängert war. Dieser simple Draht geht übrigens bei Frequenzen unter 2 MHz im Vergleich zu einer aufwendigen Windom-Antenne ebenso als Sieger hervor wie gegenüber vielen Aktivantennen. Die Richtwirkung des Drahtes kann bei der Beobachtung einer Sendestation auch unberücksichtigt bleiben, sofern sie nicht wärend des Beobachtungszeitraumes verändert wird. Ist einmal der Sender empfangbar, bleibt das Verhältnis von Signalschwankungen insgesamt erhalten und erfüllt somit die Anforderung. Auch die Aufhängungshöhe verliert angesichts der großen Wellenlänge an Bedeutung.
Anders sieht das natürlich aus, wenn die Ausbreitungsbedingungen an Fernstationen gemessen werden soll. Dies erfordert ein hohes Eingangssignal und nicht nur in Hinblick auf manche Empfängereingangsstufe, die damit überfordert sein könnte, auch gute Vorselektion. Eine wählbare Richtwirkung der Antenne stellt auch eine Form der Selektion dar, da sie störende Sender aus anderen Richtungen dämpft. Der erforderlichen Drahtlänge wegen bietet sich hierfür die Rahmenantenne an. Sie erfüllt die Anforderungen an Selektion und Richtwirkung bestens. Das typischerweise geringe Signal, sie nimmt vornehmlich den magnetischen Anteil der Funkwelle auf, lässt sich gegebenenfalls mit einem Verstärker anheben, obwohl dies wegen der guten Selektion selten Vorteile bringt. Diese bedeutet nämlich den Erhalt, wenn nicht gar die Verbesserung des Signal-Rauschabstandes, was gleichbedeutend dem nutzbaren Signal ist. Im Langwellenbereich sollten Rahmenflächen von über 1 m², besser 2 m² angestrebt werden. Das ist der Kompromiss an die Spulengüte, die bei diesen großen Wellenlängen zum Tragen kommt.
Für “Kofferradios”, dessen Empfangsleistungen durch die interne Ferritantenne durchweg ausreichen, gilt: Wärend des Beobachtungszeitraumes darf das Radio wegen der Richtwirkung nicht gedreht oder besser garnicht bewegt werden.
Bei der Einstellung des Empfängers zur Signalaufzeichnung sollte darauf geachtet werden, dass die automatische Verstärkungs-Kontrolle (AGC) abgeschaltet oder wenigsten auf die kürzeste Regelkonstante eingestellt wird. Andernfalls können bei kurzen (wenn so beabsichtigten) Messintervallen von Sekundendauer evtl. Gewitter- oder häuslichen Störungen dafür sorgen, dass das Signal während mehrere Intervalle von der AGC unterdrückt werden. Die Modulationart SSB sollte vorhanden sein.
Mittel zur Erfassung und Archivierung
Beobachtet kann im einfachsten Falle das Auftauchen oder Verschwinden von Sendestationen zu bestimmten Tageszeiten werden. Hilfreich bei der Beurteilung ist die genaue Kenntnis der Sender bezüglich Signalstärke und Empfangsqualität. Hierzu bieten sich Standardfrequenz-Sender an, da sie nicht nach Sendeplan arbeiten, sondern einen 24 stündigen Betrieb gewährleisten und außerdem in Sendeleistung und Standort definiert sind.
Eine direkte Beobachtung ist mit einem Spannungsintegrator möglich, der an die NF-Buchse des Empfängers angeschlossen wird und über ein Meßinstrument über die Rauschleistung Auskunft gibt.
Bild 2: Schaltung des NF-Integrators.
Der Ausgang kann weiter zu einem Schreiber oder PC geschaltet werden.
Über die Wahl des Kondensators lassen sich die Integrationszeiten einstellen, das ist etwa gleichbedeutend mit der Bildung von Mittelwerten. Die Integration sollte aber 1 Minute nicht wesentlich überschreiten, sonst überbrückt der Kondensator manch erhofften Dämmerungseffekt. Um kurzzeitige Fadingerscheinungen aufzuzeichnen empfielt sich gar eine Integration von weniger als einer Sekunde. Für den Kondensator sollten Versuche zwischen 22 und 220µF Erfolg bringen, evtl auch etwas mehr oder weniger. Luxuriöser ist die Aufzeichnung der am Meßinstrument anliegenden Spannung. Hierfür eignet sich z.B. ein x-y-Schreiber. Vorteil dieser Schaltung ist, dass am Ausgang eine Gleichspannung abgreifbar ist.
Sehr aufschlussreich ist die Beobachtung der NF-Signalstärke. Da bietet sich doch gleich auf genial einfache Weise die Soundkarte mit geeigneter Audio-Software auf dem PC an. Dazu ist nur die Verbindung zwischen NF-Ausgang des Empfängers, z.B. der Rec- oder Line-Out-Buchse, und der Line-In-Buchse der Soundkarte herzustellen. Soundkarten, welche nur über einen Mikrofoneingang verfügen, bedürfen meist einer Dämpfung des Signals mittels Wiederstand. Die softwareseitige Reduzierung der Eingangsempfindlichkeit kann meist ein Übersteuerung nicht verhindern. Alternativ dazu kann man aber das Verbindungskabel auf Empfängerseite am Kopfhörerausgang anschließen. Dies lässt eine Regelung der NF zu. Da der Ton über die Soundkarte mitgehört werden kann, stört die automatische Stummschaltung des Empfängers nicht.
Der Begriff “Audio-Software” muss etwas genauer erklärt werden. Es gibt nämlich solche und solche. Die üblicherweise den Soundkarten beigefügten Programme eignen sich überhaupt nicht. Sie sind zwar in der Lage, Niederfrequenz aufzuzeichnen, doch sinngemäß stellen sie nur ein digitales Tonband dar (immerhin!). Was ihnen meist fehlt ist die Möglichkeit zur Darstellung eines Spektrums, vor allem aber der Analyse eines NF-Signals und der Pegelmessung.
Erst damit wären aber Rausch- bzw. Signalleistung ermittelbar. Als Zwischenspeicher, wenn man nicht in der Nähe des PC´s beobachtet, kann ein Tonband dienen. Beide Varianten sind zudem geeignet, die Aufzeichnung zu automatisieren, sei es über die PC-interne Uhr als auch über die Zeitschaltuhr des Empfängers, welche oft über einen Relaisausgang für diesen Zweck verfügen. Was die mögliche Aufzeichnungsdauer mittels PC angeht, muss aber ganz deutlich auf die Grenzen hingewiesen werden. Ohne jede Scham legt ein PC Daten in Mega-Byte-Größe für wenige Aufzeichnungsminuten auf der Festplatte ab. Somit ist auch die Soundkarte nur begrenzt nutzbar. Notwendig wäre es, das Signal über viele Stunden hin aufzuzeichnen, ohne gewaltige Systemresourcen.
Bild 3: Blockbild für die Nutzung der Soundkarte (a)
und eines Digital-Mulitmeters (b)
Eine sehr praktikable Lösung, bei der die Probleme der Speicherkapazität des PC umgangen werden aber vorallem die Erfassung langer Zeitreihen ermöglicht, wird weiter unten beschrieben, wenn es um die Überlegungen zur Messmethode geht.
Die Beobachtungsergebnisse
Dass eine Sonnenfinsternis mehr Beobachtungsmöglichkeiten bietet als nur durch die Sonnenbrille, haben eine Vielzahl von SWL´s gezeigt. Sie ließen wärend dieses Schauspiels, wenigstens im Hintergrund, den Empfänger mitlaufen, um die eine oder andere Auffälligkeit bei der Ausbreitungsbedingung festzustellen. Viele Hörer gaben noch am gleichen Tag via Mailing-Liste Hörergebisse bekannt, die offensichtlich einige Besonderheiten erkennen ließen, besonders auf Mittelwelle.
Messmethode
Eines war klar, die Beobachtung sollte automatisch ablaufen, um das Jahrhundertereignis im Freien erleben zu können. Dazu musste eine Aufzeichnung erfolgen, die eine Frequenz über einen Zeitraum von mehreren Stunden erfassen konnte.
Zunächst war zu überlegen, auf welchem Band sich die stärkste Ausbreitungsanomalie nachweisen lassen würde. Der Kurzlebigkeit der D- und E-Schicht wegen versprach das Tropen- und Mittelwellenband die spürbarsten Auswirkungen. Verschiedene Dxer bestätigten nach der Sonnenfinsternis auch, dass oberhalb von 1000kHz wesentlich deutlichere Effekte auftraten, als darunter. Dennoch wählte der Verfasser das Langwellenband, denn hier fand er einen Sender, bei dem weder die Gefahr bestand, dass sie von anderen überlagert werden, wärend der Beobachtung abschalten (Zugeständnis an seine mangelnde Senderkenntnis) oder einfach durch den PC gestört werden.
Der nächster Gedanke war, was überhaupt zu messen sein sollte. Verlockend war es, die Signalstärke zu messen, die dem S-Meter entnommen wird. Sie hätten aus dem Empfänger in Form von digitalen Werten mittels PC direkt mitgeschrieben werden können, allerdings gab es Argumente dagegen. Der Signalwert des S-Meters hätte keine nachvollziehbaren Werte geboten, da diese Schätzeisen unter anderem sehr unlinear arbeiten. In Unkenntnis der zu erwartenden Pegelschwankungen war zu befürchten, das Ergebnis könne dadurch verzerrt werden. Außerdem hätte dies den Betrieb der AGC erfordert, was zur unerwünschten Regelung des Signals geführt hätte.
Die andere Möglichkeit bestand im Messen des NF-Pegels am Rec-Ausgang des Empfängers. Um dem oben beschriebenen Nachteil des riesigen Speicherbedarfs auf dem PC zu entgehen, kam nicht eine Soundkarte, sondern die Digiscop-Software von Conrad Electronic zum Einsatz. Damit ließen sich die NF-Spannungswerte mitschreiben. Dazu ist ein Multimeter mit serieller Schnittstelle erforderlich. Darüber werden dem PC die NF-Spannungswerte in bestimmten, vorher wählbaren Zeitintervallen mitgeteilt, welche die Software aufzeichnet. Als Datenbasis entsteht dabei auch ein leicht auswertbares Text-File, das später mit üblichen Tabellenkalkulationsprogrammen weiter verarbeitet werden kann. Die anfängliche Sorge, die für den Aufzeichnungszeitraum erforderliche Auflösung von 1 Messwert / Minute könne zur Erfassung der Finsternis zu grob sein, erwies sich als unbegründet. Mit einem Multimeter waren keine Probleme mit der Linearität zu erwarten, schlimmstenfalls mit einem zu klein gewählten Messbereich. Die AGC konnte abgeschaltet bleiben und mit dem RF-Gain ließ sich das Ausgangssignal auf ein Maß einstellen, welches dem Messbereich des Multimeters von 2V entspricht. Somit würden alle Schwankungen erfasst werden. Prinzipiell richtig gedacht zeigte sich natürlich, dass sich die Modulation des Senders auf die NF-Spannung auswirkte. Praktisch konnte sogar das stärkste Signal, z.B. in Sprechpausen, im Ergebnis bedeuten, als wenn gar kein Signal anliegen würde. Das gilt ebenso für die Betriebsart SSB. Ebenso konnte ein durch Fading verursachter Rauscheinbruch zu höheren NF-Spannungen führen, obwohl tatsächlich ja ein Signalschwund stattfand.
Welchen Ausweg gab es? Zum Einen sollte nicht nur das Rauschen einer freien Frequenz beobachten werden, was im VLF-Band zwar durchaus aussagekräftig ist und den Tagesverlauf wiederspiegelt (s.o.). Nein, eine bekannte Station sollte es sein, an der sich zusätzlich die Ausbreitung eines bestimmten Funkweges verfolgen ließe. Zum Anderen sollte die NF-Spannung gemessen werden.
Bild 4: Kartenansicht der Funkverbindung
Eine geeignete Station fand sich auf 162 kHz, dem gut 500km entfernten französische Sender TDF in Allouis. Dessen Lage garantierte, dass der Mondschattenweg halbwegs rechtwinklig zum Ausbreitungsweg liegt. Außerdem war der Sender nicht mehr so nahe, dass die Bodenwelle einen so starken Anteil am Signal hat, wie das z.B. beim DCF77 der Fall wäre. Der Empfangsstandort befindet sich im Raum Koblenz.
Das Problem mit der modulierten NF ließ sich umgehen, indem die Frequenz 160kHz und die Betriebsart USB (mit 2,6kHz-Filter) eingestellt wurde. Der entstehende Interferenzton von 2kHz garantierte eine von Sprachmodulation verschonte NF, die aber, das war ja entscheidend, je nach Signalstärke im Pegel zu- oder abnimmt. (In dem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass hier auch die einzigartige Modulation des Trägers zu hören ist, die in Frankreich zur Versorgung von Uhren mit atomgenauer Zeit, analog zu unserem DCF77, aufmoduliert wird. Man hört dabei ein ganz leichtes Schwingen des Trägers.)
Auswertung
Bevor auf die Auswertung des Signalverlaufes eingegangen wird, sei zunächst nochmal der Kernschattenverlauf dargestellt. Das erleichtert etwas die Orientierung.
Bild 5: Verlauf des Mondschattens. Beachte: Die Uhrzeiten sind in UTC angegeben!
Den Signalverlauf wärend der Sonnenfinsternis sieht man im folgenden Diagramm. Dazu wurden die Textdaten der DIGISCOP-Software in EXCEL konvertiert und als Diagramm dargestellt.
Bild 6: Signalverlauf des Senders TDF wärend der Sonnenfinsternis am 11.8.99Um 12:32 Uhr ist die Auswirkung der Finsternis erkennbar. Wegen einer Unachtsamkeit ist die Zeitachse um eine halbe Minute versetzt. Das kommt daher, dass ich den Startbefehl für die Messung nicht zur vollen Minute gegeben habe. Genau wird sie, wenn sie um eine halbe Minute nach rechts geschoben wird, sie zeigt also eine halbe Minute zu früh an.
Ob das leichte Absenken ab 11:10 Uhr mit dem natürlichen Sonnenverlauf oder dem Beginn der Finsternis in Zusammenhang steht, kann ich nicht beurteilen. Um 12:07 Uhr ist ein deutlicher Anstieg zu verzeichnen, der dann, exakt zur Totalität der Finsternis um 12:32 Uhr, in einem Wert von 0,92V gipfelt. Das entspricht etwa einem Pegel von +3dB gegenüber den umgebenden Tageswerten. Um 12:42 Uhr ist der anschließende und noch steilere Abfall beendet, wobei das Signal nur vier Minuten später wieder auf den Tageswert ansteigt, wie er vor dem Finsternisbeginn war. Dieser und der um 13:00 Uhr folgende Einbruch könnten eine typische, durch Schieflage der D-und E-Schicht verursachte Schwankung sein, wie sie vorallem in der Dämmerungszeit wesentlich ausgeprägter erscheinen.
Ergebnis
Der Nachweis der Sonnenfinsternis über die Signalstärke des Senders TDF ist eindeutig. Bei etwa zwei Drittel der Bedeckung begann ein Anstieg des Signals, das dann auf die Minute genau zur totalen Bedeckung seinen Spitzenwert erreichte.
Ein Kurzwellenhörer, der bewußt zur gegeben Zeit auf Empfangsbesonderheiten achtete, empfand die Empfangsbedingungen wärend der Finsternis wie Greyline-DX (Dämmerungslinien-Fernempfang). Das ist im Prinzip das, worum es ja bei einer Finsternis geht. DX im wörtlichen Sinne, also Fernempfang ist damit freilich nicht gemeint, da die Greyline ja eine Länge von etwa einem halben Erdumfang hat. Hier wurde für einen kurzen Zeitraum eine Dämmerung erzeugt, und das nur recht lokal. Die Auswirkung für Funkverbindungen, die durch den Mondschatten zielen, unterliegen aber dem Ausbreitungsverhalten der Dämmerung. Die sehr prägnante Spitze wärend der Totalität macht zudem deutlich, wie sehr der Kernschatten sich dem Teilschatten gegenüber in der Signalstärke auswirkt. Nach augenscheinlicher Abschätzung hätte es noch rund 30 Minuten gedauert, bis die Signalstärke der Morgendämmerung wieder erreicht worden wäre.
Es bestätigt sich also eindeutig, dass das LW-Band ein “Nacht-Band” ist, dass die D-und E-Schicht nur minutenlange Abschattung benötigen, um sich zu verringern und noch kürzere Zeit, um sich wieder aufzubauen und dass die NF-Spannung durchaus als Maßstab für die Signalstärke zu verwenden ist, wenn die von mir o.g. Einstellungen am Empfänger vorgenommen wurden.
Deutung der 24-Stunden-Aufzeichnung
Nach der Aufzeichnung des Finsternisverlaufes des Signals machte es neugierig, wie sich der vollständige Tag darstellt. Dies war auch deshalb notwendig, um den Signalanstieg wärend der Finsternis relativieren zu können. Am 5.9.99 folgte eine 24h-Aufzeichnung.
Bild 7: 24h-Diagramm
Auf den ersten Blick überraschen die nächtlichen Schwankungen. Es waren zwar Signalanstiege deutlich über Tagesniveau aber ebenso Signaleinbrüche mit Werten nahe Null zu verzeichnen.
Ein Klärungsansatz für den Finsternisverlauf ist, dass sich eine Ausbreitungsanomalie ergab, die auf das ruhige bzw. stabile Tagessignal aufbauen konnte. Die Tagesbedingung bestand ja in der Zeit der Finsternis im Umfeld weiter, für die konkrete Funkverbindungsstrecke jedoch ergab sich eine “Nachtwirkung” zusätzlich, die am Enpfangsort wirksam wurde.
Das Ergebnis des 24h-Diagramms hingegen basiert auf der Tatsache, dass das gesamte Umfeld, bishin zur halben Erdkugel, von der Sonne abgeschattet wurde. Auf diese Beobachtung hin ergeben sich interessante Fragen zur Ausbreitung von Langwellen.
Die direkte Deutung der Kurvenverläufe ist in diesem Rahmen nicht möglich. Hier muss auf die Vielzahl der Literatur hingewiesen werden, die sich z.T. bücherfüllend mit konkreten Beobachtungen auseinandersetzt. Bestimmende Faktoren sind u.a. Jahreszeit, Sonnenaktivität, geogr. Lage und sogar meteorologische Umstände. Die wohl interessante Frage hier lautet: “Wodurch entstehen die großen Signalschwankungen in der Nacht, wärend Tagsüber das Signal so stabil ist?” Das Nachtsignal deutet bei seinen Schwankungen nicht auf ein eindeutig höheres oder niedrigeres Niveau hin als am Tage, wobei Letzteres zu erwarten gewesen wäre. Einem stärkeren, nächtlichen Niveau könnte die insgesamt recht hohe Sonnenaktivität entgegen wirken ebenso wie die z.Z. kurze Nachtzeit wärend der Sommermonate. Beides unterstützt einen hohen Ionisationsgrad der Atmosphäre. In langen, nur von geringer Sonnenaktivität begleiteten Winternächten schließlich dürfte die Theorie auch von der Praxis bestätigt werden.
Weitere Beobachtungen
Folgende Fragen und daraus resultierende Aufgabenstellungen bieten sich für weitere Beobachtungen an:
Erzeugt die Wahl anderer Senderstandorte grundliegend andere Signalverläufe?
Dazu sollten Beobachtungen von Sendern verschiedener Entfernungen und Himmelsrichtungen zeitgleich vorgenommen werden.
Welche Auswirkung hat die Jahreszeit und die damit verbundenen Tageslängen? Entstehen je nach Tageslänge insgesamt höhere oder niedrigere Signalpegel, tiefere Variationen zwischen Tag und Nacht bzw. der nächtlichen Schwankungen? Korreliert die Tageslänge direkt mit der Dauer des ruhigen und als tagesüblich angenommenen Signalverlaufes? Wie wirkt sich der Sonnenzyklus aus?
Diese Fragen lassen sich nur mit Geduld beantworten. In der Frage der Tageslänge sind dies ein halbes Jahr, in der Frage des Sonnenzyklus etwa 11 Jahre. Werden solche Messungen aber wenigstens monatlich durchgeführt, geben sie nicht nur stichprobenartig, sondern als Kurvenverlauf auswertbare Informationen zum Ausbreitungsverhalten der Langwelle. Freilich sind solche Beobachtungen leichter in Arbeitsgruppen durchführbar. Vorraussetzung ist aber grundsätzlich, dass jeder Beobachter die Wahl des Empfängers, dessen Einstellungen und Wahl der Antenne für alle Messungen beibehält. So beschränkt sich die Erfordernis zur Anpassung der Ergebnisse auf die verschiedenen Beobachter. Da ohnehin die Werte der NF-Spannung durch den willkürlich gewählten Startwert nur relativ sind, könnten die Spannungswerte in dB umgerechnet werden. Darüber stünde eine direkt vergleichbare Skala zur Verfügung.
Zu einer aussagekräftigen Beobachtung gehören folgende Angaben:
- Ort: Der genaue Ort, am Besten mit geogr. Angaben, ist wichtig, da sich daraus auch
nachträglich global der Dämmerungsverlauf und im speziellen der Bedeckungsgrad und die Dauer der Bedeckung wärend der Sonnenfinsternis ableiten lässt.
- Zeit: Die Zeitangabe ermöglicht ein korrektes Nachvollziehen z.B. eines Kurvenverlaufes,wie er mit dem PC aufgezeichnet wurde. Erst richtig zeitsynchronisiert zeigt der Kurvenverlauf Korrelationen bezüglich des Dämmerungsverlaufes und des Standortes. Die PC-Uhr sowie alle anderen Uhren sollten vorher verglichen werden. Um Ergebnisse mit Hobby-Kollegen zu vergleichen, bietet sich die heute wohl allgemein vorhandene DCF-Uhr an.
- S-Meter: Das S-Meter oder der Integrator sollten schon länger vorher beobachtet werden, um die Werte wärend der Finsternis richtig relativieren zu können.
- Frequenz: Sie ist natürlich die entscheidende Information zur Beurteilung der Ausbreitungsbedingung, da jedes Band seine eigene Ausbreitungseigenart hat.
Literatur:
Sonne, Erde, Ionosphäre und Kurzwellenausbreitung, H. Schütz, DARC
- Titelbezogen sehr ausführlich, analysiert konkrete Beobachtungen
Geheimnisse des HF-Schaltungsentwurfs Teil 2, Joseph J. Carr, Elektor-Verlag
- sehr praxisorientiert auch zu diesem Thema, gewinnbringend für das Hobby
Ionosphäre und Wellenausbreitung, Gerd Klawitter, Siebel-Verlag
- leicht verständliches Einsteigerbuch
Langwellen-und Längstwellenfunk, Gerd Klawitter/Klaus Herold, Siebel-Verlag
- Überblick über Ausbreitung, Anwendung, Frequenzliste
Planung und Berechnung von Kurzwellenverbindungen, Gerhard Braun, Siemens
- sehr umfassend, wird dem Titel vollständig gerecht
Zeitzeichen- und Normalfrequenzempfang, Arnoldt, Franzis-Verlag
- unter anderem Ausbreitung im Lang-und Längstwellenbereich
Einführung in die Geophysil II, Walter Kertz, Spektrum Akademischer Verlag
-Physik der oberen Atmosphäre, sehr fundiert, erfordert z.T. Kenntnis komplexer Mathematik
Außerdem ist die Ausbreitung von Funkwellen Thema der meisten Funk- und Physikliteratur.
