50ohm-contents-dl/contents/slides/ionosphaere_2.md

• Grundlagen zur Ionosphäre, Sonnenfleckenaktivität und "Tote Zone" sind in Klasse N
• Vertiefung im Bereich Wellenausbreitung
• Strahlung der Sonne schlägt Elektronen aus Sauerstoff- und Stickstoff-Atomen und -Molekülen in der Hochatmosphäre \rightarrow Ionisation
• Freie Elektronen werden von Funkwellen zum Schwingen angeregt \rightarrow Refraktion der Funkwellen

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* In ca. $\num{50}$ bis $\qty{450}{\kilo\meter}$ Höhe * Refraktion von Kurzwellen, wodurch weltweite Kommunikation ermöglicht wird [picture:731:e_atmosphaeren_schichten:Für den Amateurfunk relevante Schichten in der Atmosphäre]

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[question:EH101]

Ausbreitung von Funkwellen

* Ionisation verleiht Kurzwelle einzigartige Fähigkeiten * Dichte der freien Elektronen bestimmt die Brechungsfrequenz * Höhere Dichte $\rightarrow$ höhere Frequenz [picture:865:e_wellenausbreitung_refraktion:Refraktion an Schichten der Ionosphäre]

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• Mehr Sonnenstrahlung \rightarrow Ausbreitung auf höherer Frequenz möglich
• Besonders viel Strahlung tagsüber im Sonnenfleckenmaximum
• $\qty{10}{\meter}$-Band selbst bei geringer Sendeleistung tagsüber nutzbar

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[question:EH219]

Rekombination

• Freie Elektronen rekombinieren sich wieder mit Atomrümpfen
• In bestimmten Höhen stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Ionisation und Rekombination ein.
• Diese Gebiete mit Gleichgewicht werden als Regionen oder Schichten bezeichnet.

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Schichten der Ionosphäre

• Es gibt in verschiedenen Höhen verschiedene "Schichten" bzw. Regionen mit unterschiedlich starker Ionisierung
• Diese tragen die Namen

1. D-Schicht
2. E-Schicht
3. $F_1$-Schicht
4. $F_2$-Schicht

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• Für die Prüfungsfragen der Klasse E ist ein grundlegendes, qualitatives Verständnis der Regionen erforderlich
• Die für die Kurzwellen-Fernausbreitung (DX) wichtigen F-Regionen der Ionosphäre befinden sich in einer Höhe von etwa \num{130} bis \qty{450}{\kilo\meter}
• In der Klasse A müssen die genauen Höhenlagen der einzelnen Regionen für Tag und Nacht benannt werden können

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[question:EH102]

D-Region

• In ca. \qtyrange{50}{90}{\kilo\meter} Höhe
• Existiert nur am Tag
• Nach Sonnenuntergang sehr schnell verschwunden
• Energieverlust durch Kollision der Elektronen mit anderen Teilchen
• Starke Dämpfung von Funkwellen unter \qty{10}{\mega\hertz}
• Keine Raumwelle für Amateurfunkbänder wie \qty{160}{\meter} oder \qty{80}{\meter}

* Die Schichten verschwinden durch Rekombination der Ionen und Elektronen, wenn sie nicht mehr durch Sonnenstrahlung angeregt werden --- [question:EH210] --- [question:EH105]

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E-Region

• In ca. \qtyrange{90}{130}{\kilo\meter} Höhe
• Entsteht tagsüber mit Maximum zur Mittagszeit
• Verschwindet etwa 1 Stunde nach Sonnenuntergang
• Sprungdistanz ca. \qty{2000}{\kilo\meter} bis \qty{10}{\mega\hertz}
• Starke Ionisation \rightarrow Sporadic-E
• Namensgebene: E(lektrische)-Schicht

* Die Schichten darüber und darüber wurden mit Buchstaben davor und dahinter benannt --- [question:EH106]

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F-Regionen

• In ca. \qtyrange{200}{400}{\kilo\meter} Höhe
• Am stärksten ionisierte Schicht
• $F_1$-Schicht existiert nur am Tag
• $F_2$-Schicht bleibt nachts bestehen
• Sprungdistanz ca. \qty{4000}{\kilo\meter}

Wenig Restatmosphäre, weshalb die Elektronen lange brauchen, um ein Ion zur Rekombination zu finden

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[question:EH103]

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[question:EH104]

Sonnenzyklus

* Im Schnitt alle 11 Jahre durch Umkehrung des Magnetfelds * Intensivere Ultraviolett- und Röntgenstrahlen * Führt zu starker Ionisation der $F_2$-Region [picture:729:e_sonnenzyklus:Zählung der monatlichen Sonnenflecken seit 1749]

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[question:EH107]

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• Während dieser Zeit können alle oberen Kurzwellenbänder und teilweise sogar das $\qty{6}{\meter}$-Band für DX-Verbindungen genutzt werden
• Im Aktivitätsminimum sind die Frequenzbänder oberhalb des $\qty{20}{\meter}$-Bandes (z. B. \qty{10}{\meter}) meist nicht nutzbar

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[question:EH205]