Warum reflektiert die Ionosphäre HF, lässt aber UKW-Signale durch?

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... Im Gegensatz zu hohen Frequenzen (HF) reflektiert die Ionosphäre normalerweise keine UKW-Wellen (sogenannte Skywave-Ausbreitung), sodass die Übertragung auf den lokalen Funkhorizont von weniger als 100 Meilen beschränkt ist ...

Warum passiert das? Ist es nur so, dass ein UKW-Signal von beispielsweise 100 Watt mehr Energie führt als ein HF-Signal mit derselben Leistung? Gibt es hier noch andere Faktoren?

ham-radio transmission

— Jeder
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Es ist nicht einfach zu lesen, aber vielleicht möchten Sie einen Blick auf die ionosphärische Physik der Funkwellenausbreitung und die Grundlagen der Funkwellenausbreitung werfen .

— Garrett Fogerlie

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Im Wesentlichen kommt es darauf an, dass die Ionosphäre unterschiedliche Wellenlängen unterschiedlich reflektiert. Um zu verstehen, warum wir in die Plasmaphysik einsteigen müssten, ist eine kurze Version, dass die Plasmaeigenschaften eine Funktion von Dichte, Spezies, Ionisationsrate und Ionisationsenergie sind. Bei bestimmten Wellenlängen kann die Ionosphäre mit den Wellenlängen der HF-Energie interagieren und wirkt wie ein Spiegel. Bei anderen Wellenlängen ist die Frequenz so, dass die Ionen nicht so gut interagieren und somit die Energie nicht zurück reflektieren.

Dies ist natürlich eine grobe Vereinfachung.

Dies ähnelt der Art und Weise, wie Sie wellenlängenselektive optische Filter durch Interferenzeffekte verwenden können.

Metalle, die typischerweise glänzend und spiegelartig sind, haben ein Leitungsband voller Elektronen, die als Meer von Ladungsträgern wirken, mit denen das Licht interagieren kann. Aber auch verschiedene Metalle haben unterschiedliche Farben, was auf ein ähnliches Phänomen wie die ionosphärische Wechselwirkung hinweist.

— Platzhalter
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Ein intuitiveres Verständnis kann durch Betrachtung eines Prismas erreicht werden. Ein Prisma kann aus einem weißen Lichtstrahl einen Regenbogen machen, da die verschiedenen Lichtfrequenzen (Farben) unterschiedlich gebrochen werden. Die Materialien in der Atmosphäre sind unterschiedlich, aber man kann immer noch leicht erkennen, dass die Brechung durch diese Analogie von der Frequenz abhängig sein kann.

— Phil Frost

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Die Größe des ionisierten Plasmapartikels ist relativ zur Wellenlänge des HF-Signals, und wenn diese Signale auf die Plasmapartikel treffen, da die Größe der Wellenlänge weniger entspricht, werden diese HF-Signale reflektiert, da im Fall von UKW-Wellenlängen sehr klein sind und eindringen können.

Ein weiterer Grund ist, dass die Wirkung des Brechungsindex des Mediums hauptsächlich von der Wellenlänge des Signals abhängt, das durch dieses Medium geleitet wird. Bei HF-Frequenz ist dieser Effekt stärker als bei UKW.

— venkatesh
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"Die Größe ionisierter Plasmapartikel ist relativ zur Wellenlänge des HF-Signals" - nein, nicht um viele Größenordnungen. Sie meinen wahrscheinlich den durchschnittlichen Abstand zwischen ihnen.

— Chris Stratton

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Die Analogie, die ich verwende, um auf allgemeinste und elementarste Weise zu erklären, ist, dass die RF wie ein Bohrer ist. Die Wellenlänge sind die Rillen im Bohrer und die Geschwindigkeit des Bohrers ist die Frequenz und das Material ist die Ionosphäre, wie Holz oder Metall.

Wenn Sie jemals versucht haben, ein Loch mit einer sehr langsamen Geschwindigkeit und einem großen Bohrer zu bohren, fällt es dem Bohrer sehr schwer, in das Metall oder Holz einzudringen. Dies würde die Fähigkeit von HF-Wellen darstellen, von der Ionosphäre reflektiert zu werden. Wenn Sie einen kleineren Bohrer verwenden und ihn mit sehr hoher Geschwindigkeit bohren, geht der Bohrer sehr leicht durch das Material, genau wie VHF- oder UHF-Wellen die Ionosphäre durchdringen. Lach nicht, meine Kinder haben es verstanden und viele Nicht-Schinken auch! Ich hoffe, dass Sie alle Amateurfunk-Akademiker nicht verärgern. Lol.

— Kunst Gribensk
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