Ma come fa la propagazione...

Data pubblicazione: 29-mag-2019 22.20.46

Ma come fa la propagazione a far arrivare segnali cosi forti da così lunghe distanze?

Chiunque sia stato colpito dal “virus” della radio, dopo qualche anno di attività, apprende chiaramente alcuni concetti base della radio, fra i quali il fatto che esiste la propagazione ionosferica ed il dato di fatto che per un collegamento fra due stazioni radio, più è grande la distanza e più si abbassa l’intensità del segnale.

Oltre all’indicazione dello S-Meter (Strong field Meter) che da un’idea tangibile del fenomeno, se ne percepisce l’effetto anche con l’intensità e la comprensibilità della Fonia ("Radio", o sarebbe meglio chiamarla con il modo corretto, cioè "Readability") che si degrada all’aumentare dalla distanza fra due stazioni radio.

Quindi alla luce di questa realtà, ogni operatore con un briciolo di curiosità e volontà di sperimentazione ad un certo punto della sua esperienza si chiede: “Ma come fa la propagazione a far arrivare segnali cosi forti da così lunghe distanze?”

Qualcuno con la voglia di documentarsi magari sarà anche giunto sapere dei vari strati di ionosfera (D, E, Es, F1 ed F2) e alle formule dell’attenuazione nei gas atmosferici ed all’implacabile formula dell’attenuazione sferica, delle quali la prima è quella che spiega la decadenza delle onde elettromagnetiche nell’atmosfera, mentre la seconda spiega che una radiazione elettromagnetica si disperde in tutte le direzioni all’aumentare della distanza lasciando un infinitesimo di energia nella direzione che può interessare un collegamento a lunga distanza.

Quindi dopo queste altre certezze scientifiche per chiunque si avvicina a questi fenomeni resta il mistero dei collegamenti radio mediante propagazione ionosferica, principalmente per il fatto che se ci si mette a fare due calcoli, considerando la distanza da coprire per un’onda radio, salire fino alla ionosfera per poi scendere a migliaia e migliaia di Km di distanza, alla fine del percorso l’energia rimasta sarà inutilizzabile perché di un livello talmente basso da essere inferiore al rumore di fondo atmosferico, quindi figuriamoci se potrà essere utile ad essere ricevuto in un centro urbano.

A conferma di quanto scritto, si riporta un accenno sull'attenuazione sferica ripreso da Wikipedia: (https://it.wikipedia.org/wiki/Onda_sferica#Onda_sferica_elettromagnetica)

<<Le onde sferiche sono soggette alla cosiddetta attenuazione isotropica ovvero al fatto che l'energia dell'onda generata in un punto si dissipa in maniera isotropa nello spazio fisico distribuendosi sulle superfici dei fronti d'onda sferici ovvero di area pari a 4πR2, attenuandosi quindi con il quadrato della distanza dall'origine.>>

Quindi quale può essere la spiegazione per questo incredibile fenomeno?

In realtà la spiegazione è piuttosto semplice, ma la conferma del fenomeno è arrivata quando la sperimentazione è stata fatta durante l’attività dell’uomo nello spazio.

Si deve tenere in considerazione il fatto che gli strati ionizzati sopra le nostre teste tendono a seguire la curvatura della superficie terrestre, quindi basta ricordare le regole matematiche che sono proprie della figura geometrica dell’ellisse.

Attenuazione da dispersione sferica

Figura 1

Prendendo appunto l’ellisse Figura 1, si deve ricordare che tale figura geometrica possiede due fuochi F1 ed F2 e se si stabilisce un punto P a caso lungo la curva, la somma dei due segmenti F1-P e P-F2 rimane la stessa anche se il punto P viene posizionato in altri punti lungo l’ellisse a prescindere se l’ellisse ha una forma più schiacciata oppure più rotondeggiante.

Altra regola importante dell’ellisse è che gli angoli A1 e A2 risultanti fra i due segmenti F1-P, P-F2 e la tangente al punto P, sono sempre uguali.

L’unica differenza se un ellisse è di forma più schiacciata è che i due fuochi sono più distanti.

Figura 2

Ora guardando la Figura 2, dove è raffigurata la terra ed uno strato ionizzato, si può vedere che la forma concava della ionosfera può coincidere con una sezione di ellisse sufficientemente estesa P tale da raccogliere un bel po’ di radiazione elettromagnetica che si è dispersa in direzioni leggermente diverse, dove i punti F coincidono con i fuochi, quindi se si considera che gli angoli di incidenza sono uguali prima e dopo la riflessione come nell’ellisse e che le distanze per le varie direzioni sommate da un punto F verso i vari punti sulla sezione P e l’altro punto F successivo danno risultati uguali, è facile comprendere che la sezione di ionosfera P si comporta come un enorme specchio concavo largo centinaia di Km capace di riconcentrare la radiazione elettromagnetica con tutte le riflessioni perfettamente in fase, quindi risommate con l’effetto di compensare l’effetto dell’attenuazione sferica.

Naturalmente non si può considerare uno strato ionizzato (che sia D, E, Es, F1 o F2) come uno specchio perfettamente riflettente, in quanto di consistenza e spessore non omogeneo e variabile, perché influenzato dall’attività solare, in minor parte da raggi cosmici, da eventi meteorologici, ecc., se poi si pensa all’estensione del fenomeno per migliaia di Km e facile anche comprendere che tutti questi fattori contribuiscono alle fluttuazioni dei segnali radio, fenomeno conosciuto col nome di Fading (QSB).

Altra cosa importante che si può notare dalla Figura 2 è che le onde radio riconcentrate in un punto F dopo la riflessione sullo strato ionizzato, passano radenti al suolo, ma non ne vengono riflesse per poi raggiungere nuovamente lo strato ionizzato, come si credeva molto tempo fa e come ancora da qualche parte si continua ad illustrare la propagazione.

Oltretutto una riflessione sul terreno implica anche un notevole assorbimento e rifrazione della radiazione stessa, sopratutto per frequenze nella banda delle HF per angoli di incidenza bassissimi.

Non si deve confondere una riflessione HF sul terreno con le attività Moon-Bounce dove la riflessione sulla luna viene effettuata con angolo di incidenza a 90° e in bande VHF/UHF/SHF.

Ho ritenuto giusto spiegare questo argomento in maniera semplice e comprensibile senza perciò citare formule di difficile interpretazione e sperando di aver svelato il mistero della propagazione che permette di collegare stazioni radio poste a grandi distanze con segnali di apprezzabile intensità e l'utilizzo di potenze esigue (QRP).