Erdatmosphäre Stand :

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Innozenz Baumann
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1 Erdatmosphäre Stand : bis km Höhe; Sauerstoff, Stickstoff,Wasserstoff und Wasserdampf Troposphäre Wettersphäre Erdboden bis etwa 11 km Höhe; enthält 75 % der gesamten Stoffe der Athmosphäre; Der Zustand der Troposhäre hat keine Auswirkung auf die HF-Ausbreitung. Stratosphäre 11 bis 80 km Höhe; völliges Fehlen von Wasserdampf von 20 bis 50 km Ozonsphäre mit hohem Ozongehalt, welche die UV-Strahlung der Sonne weitgehend absorbiert. Seite 1 von 5

2 schematisches Schichtenmodell der Ionosphäre Seite 2 von 5

3 Ionosphäre mit Schichten D-Schicht 80 bis ca. 800 km und geht dann allmälich in den interstellaren Raum über. Den Übergang nennt man Exosphäre. Die Ionisation der Luftmoleküle wird in erster Linie durch die UV- und Röntgenstrahlung der Sonne verursacht. Auch die kosmische Strahlung und Meteorströme welche in der Erdatmosphäre verglühen sind an der Ionisation beteiligt. Die Anwesenheit elektrisch geladener Teilchen (Ionen) ist von der Intensität der Einstrahlung der Sonne abhängig. Die hohe Athmosphäre wird durch die Ionen zu einem elektrischen Leiter, der elektromagnetische Wellen bestimmter Frequenzbereiche reflektiert. Höhe ca. 60 bis 90 km über der Erde; und ist nur am Tage wirksam, und Nachts nicht vorhanden. UV-Licht bindet freie Elektronen. Es kommt keine ausgeprägte Ionisation zum Tragen. Die Elektronendichte ist sehr gering, deshalb sind an ihr nur Reflektionen sehr langer Wellen möglich. Die Kurzwellen durchdringen die D-Schicht, wobei sie teilweise gedämpft und sogar gänzlich absorbiert weden. Die Absoption ist frequenzabhängig und nimmt mit zunehmender Frequenz quadratisch ab m Welle ganz geringe Dämpfung. Bei 40 m ist die Dämpfung schon beträchtlich. Die Absorption ist um so größer,je kleiner der Winkel phi ist mit der die Welle in die D-Schicht eintritt und je höher die Elektronendichte in der D-Schicht ist. Sie bestimmt die LUF / Lowest Usuable Frequency) Die Brauchbarkeit der 80- und 160 m-wellen werden am stärksten beinträchtigt. VLF wird reflektiert; LF gedämpft. Zur Fernausbreitung trägt die D-Schicht nichts bei; sie ist ausschließlich als eine dämpfende Schicht zu betrachten und behindert die Raumwellenausbreitug. E-Schicht Kenelly-Heavyside-Schicht Höhe ca. 100 bis 125 km Die Elektronenkonzentration liegt bei 10 hoch 5 / cm³. Dabei sind dann ca. 0,1 % der vohandenen Atome ionisiert. Nach Sonnenaufgang steigt die Ionisation sehr schnell an, erreicht um die Mittagszeit ihr Maximum und fällt dann langsam wieder ab bis zum Sonnenuntergang. Manchmal besteht auch noch während der Nachtstunden eine E-Schicht, welche jedoch sehr schwach ionisiert ist. Die kritische Frequenz f c - das ist die höchste Frequenz bei der senkrecht einfallenden Strahlung von der Ionosphäre noch reflektiert wird - liegt bei der Tages-E-Schicht zwischen 2 und 4 MHz. Sie ist im Sonnenflecken-Maximum höher als beim Sonnenfleckenmimnimum. Sporadic E In der gleichen Höhe von 100 bis 125 km bildet sich auch die sporadische E-Schich t ( ES-Schicht), eine häufige aber unregelmäßige Erscheinung in der Ionosphäre. Die Struktur der E S-Schicht ist wolkenartig und nicht zusammenhängend. Seite 3 von 5

4 F-Schichten Appleton-Schicht Im Sommer gibt es zwei Schichten. F1 und F2 Die F1-Schicht ist vergleichbar mit der E-Schicht ist aber in unseren Breiten weniger interessant. Die F1-Schicht wird in ca. 200 km Höhe ionisiert. Die F2-Schicht liegt bei einer Höhe von 200 bis 400 km. Die Ionisation steigt von Schicht zu Schicht ( D bis F) und erreicht bei etwa 400 km ein Maximum und hat 10 hoch 6 freie Elektronen je cm³. Über Reflexionen an der F2-Schicht kommen die meisten DX-Verbindungen zustande. Auch in der Nacht ist die F2-Schicht vorhanden. Wenn auch in abgeschwächter Form, welche bis Sonnenaufgang auf ein Minimum zurückgeht. Nach ca. 2 Stunden Sonnenlicht, hat sich F2 wieder vollständig aufgebaut. Im Sommer liegt F2 bei 400 km Höhe und im Winter und in den Nachtstunden sinkt sie auf 250 bis 300 km ab. Die F2-Schicht bestimmt mit fc = MUF die Maximum Usable Frequency. bei 90 Grad Abstrahlwinkel gegenüber der Erdtangenten der Meß-Antenne. Oberhalb der F2-Schicht wird die Ionisation immer geringer und verschwindet schließlich ganz. Anomalien Unregelmäßigkeite der F 2 -Schicht Tagesanomalie Das Maximum der Ionisation ist nicht beim höchsten Sonnenstand feststellbar, sondern in den frühen Mittagsstunden. Nachtanomalie Die Ionisation kann während der Nachtstunden noch ansteigen, obwohl keine Sonneneinstrahlung stattfindet. Polaranomalie Im Winter beobachtet man über den Gebieten der Polarnacht eine F2-Schicht, trotz des langzeitigen Fehlens von Sonnenlicht. jahreszeitliche Anomalie im Winter ist die Ionisationsdichte höher als im Sommer. Auch das Sommermaximum tritt nicht, wie zu erwarten wäre, zu Zeiten des höchsten Sonnenstandes auf, sondern kurz nach den Äquinoktien (=Tag + Nacht sind gleich lang) am 21. März und 21. September jedes Jahres. erdmagnetische Anomalie Wenn im Aquinoktium die Sonne über dem Äquator steht ist die Ionisation über nördlichen und südlichen Breiten am stärksten. Beide Gebiete großer Elektronendichte werden durch einen Abschnitt minimaler Ionisation getrennt, der sich entlang des magnetischen Aquator ausbreitet. Seite 4 von 5

5 Wichtig Alle Schichten sind keine starren Gebilde sondern verändern sich abhängig von der : Jahreszeit Tageszeit Zyklische Veränderung der Sonnenaktivität geographischer Breite. Das aufgezeigte Schichtenmodell dient nur der besseren Veranschaulichkeit der sehr komplexen Vorgänge in der Ionospäre und hat wie jedes Modell gewisse Ungereimtheiten und Parallaxemängel. Seite 5 von 5

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