Die Ionosphäre einfach erklärt

 

Blick von der Schweiz auf die italienische Seite des Grossen St. Bernhard Passes (2473m)

Wer auf Kurzwelle funkt, braucht in der Regel die Ionosphäre. Die ist ein sehr kompliziertes Ding, zu dem es viele gescheite Erklärungen im Internet gibt. Aber viele davon sind wie ein Irrgarten, in dem man sich verlieren kann. Und so habe ich mich gefragt, ob man die Ionosphäre nicht einfacher und mit wenigen Sätzen erklären kann.

Die Ionosphäre, die unsere Funkwellen reflektiert, hat ihre Existenz der Sonne zu verdanken. Diese sendet ihre Strahlen nicht nur als Licht zu uns, sondern im ganzen Spektrum der elektromagnetischen Wellen. Dabei u.a. auch als Extrem Ultraviolette Strahlung (EUV). Es ist vor allem dieser Teil der Sonnenstrahlung, die den Atomen in den oberen Schichten der Erdatmosphäre ihre Elektronen entreißt. Diese freien Elektronen bilden die Ionosphäre.

In der Ionosphäre gibt es drei große Schichten: die D-, E- und F-Schichten. Die F-Schicht in 200 bis 300 km Höhe ist die oberste und für das DX auf Kurzwelle verantwortlich.

Wenn die F-Schicht stark ist und viele freie Elektronen hat, reflektiert sie die kürzeren Bänder 10 bis 20m, ist sie schwach, nur die längeren Bänder 30 bis 160m.

Am stärksten ist sie im Sonnenfleckenmaximum, am schwächsten im Sonnenfleckenminimum. Tagsüber ist sie stärker als in der Nacht.

Unterhalb der F-Schicht existiert die E-Schicht in ca. 120km Höhe. Sie reflektiert nur die längeren Bänder und das vor allem tagsüber. Knapp darunter, in etwa 80km Höhe gibt es noch die D-Schicht. Sie existiert nur tagsüber und anstatt zu reflektieren, dämpft sie die Wellen, die sie durchqueren. Am stärksten die längeren (40 bis 160m) und am wenigsten die kürzeren (10 bis 20m). Im Sonnenfleckenmaximum ist die D-Schicht aber so stark, dass 160m und 80m tagsüber unbrauchbar sind.

Auch die Stärken der E- und D-Schicht werden also durch die Sonnenaktivität beeinflusst.

Wie kann man nun wissen, wie es mit der Ionosphäre steht und wie stark oder schwach sie ist? Der beste Indikator ist der SFI (Solar Flux Index). Der ist oben links in der Ausbreitungsprognose in meinem Blog zu sehen. Liegt er bei

50-70 sind die Bänder über 40 Meter unbrauchbar

70-90 sind schlechte bis gute Bedingungen auf 20m und darunter zu erwarten.

90-120 herrschen gute Bedingungen bis 15m

120-150 bedeuten gute Bedingungen auf allen Bändern bis 10m

150-200 bieten ausgezeichnete Bedingungen bis 10m und Öffnungen auf 6 Meter

>200 bedeuten ausgezeichnete Kommunikation auf allen Bändern bis 6 Meter.

Doch leider gibt es dabei ein Großes ABER:

Gerade im Maximum ihrer Aktivität schleudert die Sonne nicht nur ein Maximum ihrer Strahlen ins All, sondern auch elektrisch geladene Teilchen. Diese stören das Erdmagnetfeld. Die entstehenden Magnetstürme zerreißen die F-Schicht und führen zu Teil- oder Totalausfällen der Kurzwellen-Kommunikation.

Indikator für die Magnetstürme ist der so genannte K-Index. Er wird alle drei Stunden gemessen und ist daher eine Momentaufnahme des Erdmagnetfeldes. Je tiefer, je ruhiger ist das Magnetfeld und desto stabiler sind die DX Bedingungen. Ein Wert von 1 ist gut. Bei einem Wert von 10 muss man fürchten, dass die Stromversorgung und das Internet zusammenbrechen.

Der A-Index ist ein weiterer Indikator und wird aus den K-Werten generiert. 200 bedeutet katastrophal schlecht, 15 gute Ausbreitung und 7 Superbedingungen.

Über Störungen des Funkverkehrs auf Kurzwelle informiert auch diese Seite mit einer etwas anderen Terminologie.