Lo strato sporadic-E nella propagazione sulle bande VHF
La propagazione in E sporadico (Es) è un fenomeno ionosferico che consente la trasmissione a lunga distanza di segnali radio sulle frequenze VHF, generalmente tra 30 e 150 MHz, con estensioni occasionali anche più alte. Questo tipo di propagazione permette collegamenti inaspettati e a distanze che normalmente non sarebbero possibili in queste bande.
Lo strato E-sporadico è costituito da una nuvola di particelle ionizzate che si forma occasionalmente nello strato E della ionosfera, ad un’altitidine di circa 100 km.
Lo strato E della ionosfera
La ionosfera è una regione dell’atmosfera terrestre, situata tra circa 60 e 1000 km di altitudine, composta da particelle ionizzate dalla radiazione solare. È suddivisa in diversi strati: D, E, F1 ed F2, ciascuno con caratteristiche di propagazione differenti. Per approfondimenti si rimanda all’articolo Propagazione delle onde elettromagnetiche.
Lo strato E si trova tra 90 e 120 km di altitudine dalla superficie terrestre e rappresenta uno strato di transizione tra l’atmosfera e lo spazio, presenta diverse discontinuità in termini di contenuto di particelle e condizioni atmosferiche. Normalmente è poco riflettente per le VHF che lo attraversano, ma in certe condizioni si può formare una struttura localizzata e altamente ionizzata, chiamata strato E sporadico, in grado di riflettere le onde radio su queste frequenze.
Formazione dell’E sporadico
Il nome “sporadico” riflette la natura irregolare e imprevedibile del fenomeno. Le cause precise non sono ancora del tutto comprese e sono il risultato dell’interazione di molteplici fattori fisici che portano all’accumularsi di particelle ionizzate nello strato E in banchi, che si mantengono stabili per un certo periodo di tempo (più o meno breve).
I principali meccanismi sono:
- Attività meteorica, le particelle di meteoridi che bruciano nell’atmosfera, proprio in corrispondenza dello strato E, rilasciano durante la combustione ioni metallici che rimangono sospesi grazie a fenomeni elettrodinamici e possono concentrarsi in sottili strati.
- Venti atmosferici, che interagendo creano un gradiente di velocità (wind shear) che spinge gli ioni metallici verso quote specifiche. Questo porta alla formazione di strati densi e sottili dove gli ioni si accumulano, formando un banco riflettente e stabile.
- Campo magnetico terrestre che agisce sul moto degli ioni presenti nello strato E. In combinazione con campi elettrici, può contribuire a confinare gli ioni in zone molto ristrette, favorendo la formazione del banco Es.
- Sebbene l’Es sia indipendente dall’attività solare diretta, ci sono indizi che eventi come: tempeste geomagnetiche, variazioni dell’indice Kp, disturbi ionosferici temporanei, possano favorire l’instaurarsi o la destabilizzazione dei banchi Es.
Questi fattori possono concorrere in maniera isolata o congiunta alla formazione dello strato Es.
Il fenomeno è più frequente nei mesi estivi, in particolare:
- Maggio – Agosto (emisfero nord)
- Novembre – Gennaio (emisfero sud)
Possono esserci anche picchi secondari durante gli sciami meteorici, in particolare nel mese di Dicembre.
Propagazione
Queste nubi ionizzate, estremamente dense e sottili, agiscono come degli specchi, capaci di riflettere le onde radio verso terra e permettendo loro di saltare verso distanze ben oltre la normale portata ottica, con collegamenti tipici da 800 a 2200 km. Le bande coinvolte sono le VHF: 6 metri (50 MHz), 4 metri (70 MHz), 2 metri (144 MHz) e anche la banda FM broadcast (88–108 MHz). La grandezza di queste nuvole, l’intensità di ionizzazione, la posizione e la durata del fenomeno sono del tutto variabili.
(fonte PSKReporter.info)
La propagazione in E sporadico non è un fenomeno isolato, ma può combinarsi dinamicamente con altri meccanismi di propagazione, creando scenari di collegamento sorprendenti. I collegamenti oltre i 2500 km su VHF sono spesso il risultato di queste combinazioni complesse, che richiedono condizioni molto favorevoli ma non impossibili.
Doppio salto E-sporadico
Il segnale radio sale e viene riflesso dal primo banco Es, torna a terra, rimbalza di nuovo verso l’alto e viene riflesso da una seconda nube di Es per poi arrivare a destinazione.
C’è una situazione intermedia tra il salto normale ed il doppio salto, si verifica quando la prima nube di Es non è così ionizzata da riflettere verso terra il segnale radio, ma lo devia parzialmente ovvero il segnale subisce una rifrazione, prosegue il suo cammino all’interno della ionosfera, fino ad incontrare un secondo strato di Es e venir deviato finalmente verso terra.
E-sporadico + Troposcatter
Il segnale radio sale e viene riflesso dal banco Es, tornando verso terra raggiunge una zona dove è presente propagazione troposferica e prosegue il suo cammino.
E-sporadico + Backscatter
Il segnale radio viene riflesso indietro o lateralmente dal banco di Es. A seconda dei casi, può avere l’effetto di sovrapporsi al segnale utile o di permettere comunicazioni con zone limitrofe normalmente schermate da ostacoli naturali (montagne).
Tecniche operative
Sfruttare l’E-sporadico richiede, oltre a preparazione tecnica (antenna e radio adatta), prontezza operativa (monitoraggio continuo e conoscenza delle finestre temporali) ed un efficace uso della modulazione giusta per le condizioni del momento.
La prima regola, sempre valida in ambito radioamatoriale, è quella di fare ascolto sulle bande interessate, alla ricerca di indizi utili a capire che è in corso un fenomento di tipo E-sporadico:
- Monitorare frequenze beacon, radar GRAVES.
- Monitorare frequenze di chiamata SSB e CW per collegamenti DX.
- Monitorare frequenze modo digitale FT8.
- Visualizzare spot su DX cluster o siti web specifici come la mappa di PSKReporter o DXMaps.
- Frequentare chat, gruppi e forum del settore per ricevere comunicazioni in tempo reale.
- Tenere sott’occhio l’indice MUF (Maximum Usable Frequency).
Cominciare dalla banda dei 50 MHz “magic band”, dove gli eventi di Es sono più frequenti e comuni, per poi salire a 70 MHz (se autorizzata) fino ai 144 MHz dove l’Es è possibile ma più raro. Le aperture possono durare da pochi minuti a diverse ore. Antenne direttive sono preferibili, non sono necessarie potenze di trasmissione elevate, per la bassa perdita del path propagativo.
Quando il fenomento è in corso, valutarne entità e durata per decidere il tipo di modulazione più idoneo. Per eventi di scarsa intensità è preferibile l’utilizzo dei modi digitali o del CW, con condizioni stabili e di buona intensità si può passare alla fonia SSB e gli appassionati di FM-DXing possono tentare l’ascolto in FM di stazioni broadcast non locali.
Conclusione
La propagazione in E sporadico è uno dei fenomeni ionosferici più affascinanti e ancora parzialmente misteriosi. Offre sfide e opportunità per i radioamatori, rendendo le bande VHF molto più dinamiche e interessanti. Con un po’ di pazienza, osservazione e preparazione, si possono portare a termine collegamenti a distanze inaspettate!
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