Sluneční erupce a rušení pro šíření rádia
Přehled základů slunečních erupcí a jiných rušení včetně CME a jak ovlivňují podmínky šíření ionosférického vysokofrekvenčního rádiového signálu pro obousměrnou rádiovou komunikaci, námořní mobilní rádiovou komunikaci, rádiovou komunikaci z bodu do bodu a rádiové vysílání.
Sluneční vlivy na šíření zahrnují:
Sluneční vlivy na rádiové šíření Sluneční skvrny Sluneční poruchy SID náhlé ionosférické poruchy
Když se elektromagnetické vlny, a v tomto případě rádiové signály, šíří, interagují s předměty a médii, ve kterých se pohybují. Rádiové signály se přitom mohou odrážet, lámat nebo ohýbat. Tyto interakce způsobují, že rádiové signály změní směr a dosáhnou oblastí, které by nebylo možné, pokud by rádiové signály putovaly v přímé linii.
Stav Slunce má zásadní vliv na šíření ionosférického rádia. V souladu s tím ovlivňuje různé formy vysokofrekvenční radiokomunikace, včetně obousměrné radiové komunikace, námořní mobilní radiokomunikace, obecné mobilní radiokomunikace využívající HF pásma, radiové komunikace mezi dvěma body, rádiového vysílání a amatérské radiokomunikace.
Vzhledem k tomu, že Slunce poskytuje záření, které řídí stav ionosféry, a tím i šíření vysokofrekvenčního rádiového signálu, jsou jakékoli erupce, nebo jiné poruchy velmi důležité. Za určitých okolností mohou zlepšit rádiovou komunikaci a podmínky šíření HF rádia. Za jiných okolností mohou rušit rádiovou komunikaci na KV pásmech a zároveň poskytovat některé podmínky šíření rádia, které mohou radioamatéři na VKV využít. Existuje řada typů rušení, které jsou zvláště zajímavé pro rádiovou komunikaci. Kromě slunečních erupcí však dochází k dalším poruchám. Jedním z nich je výron koronální hmoty a jsou zde také koronální díry.
Sluneční erupce
Sluneční erupce jsou obrovské exploze, ke kterým dochází na povrchu Slunce. Jejich výsledkem je emise obrovského množství energie. Kromě toho větší sluneční erupce také vyvrhují velké množství materiálu převážně ve formě protonů.
Erupce vybuchnou během několika minut bez zjevného varování. Když k nim dojde, materiál se zahřeje na miliony stupňů Celsia a opouští povrch Slunce v obrovském oblouku a vrací se o něco později. Záblesky se běžně vyskytují v blízkosti slunečních skvrn, často podél dělící čáry mezi nimi, kde jsou opačně směrované magnetické síly.
Zdá se, že za sluneční erupce jsou zodpovědná magnetická pole. Když se magnetické pole mezi slunečními skvrnami zkroutí a ustřihne, magnetické siločáry se mohou křížit a znovu se spojit s obrovskou výbušnou energií. Když k tomu dojde, dojde přes sluneční povrch k erupci plynů, která se šíří několik desítek tisíc km od povrchu Slunce a sleduje magnetické siločáry, aby vytvořila sluneční erupci. Plyny ze Slunce začnou stoupat a oblast se ještě více zahřeje, což způsobí zvýšení úrovně viditelného záření a dalších forem záření.

Obrázek poskytla NASA
Během prvních fází sluneční erupce jsou protony vyvrženy vysokou rychlostí. Ty se pohybují přibližně třetinovou rychlostí světla. Poté, asi pět minut po sluneční erupci, následují částice s nižší energií. Tento materiál sleduje oblouk magnetických siločar a vrací se ke Slunci, i když část materiálu je vymrštěna do vesmíru, zejména během větších erupcí.
Vliv slunečních erupcí: U většiny slunečních erupcí je hlavním účinkem pociťovaným na Zemi zvýšení úrovně slunečního záření. Toto záření pokrývá celé elektromagnetické spektrum a prvky jako ultrafialové, rentgenové záření a podobně ovlivní úrovně ionizace v ionosféře, a proto má vliv na rádiovou komunikaci přes ionosféru. Často je zaznamenáno zlepšení šíření HF v ionosféře, protože vyšší vrstvy ionosféry mají zvýšenou úroveň ionizace. Pokud však úrovně ionizace v nižších úrovních začnou stoupat, může to mít za následek vyšší úrovně zeslabení signálů rádiové komunikace a mohou nastat špatné podmínky. Navíc lze snadno detekovat také zvýšení úrovně šumu pozadí na VHF.
Záblesky obecně trvají pouze asi hodinu, po které se povrch Slunce vrátí do normálu, i když některé smyčky po záblescích ještě nějakou dobu zůstanou. Erupce ovlivňují šíření rádia a rádiovou komunikaci na Zemi a účinky mohou být zaznamenány ještě nějakou dobu poté.
Klasifikace slunečních erupcí: erupce jsou klasifikovány podle své intenzity na vlnových délkách rentgenového záření, tj. vlnových délkách mezi 1 - 8 Angstromů. Intenzitu rentgenového záření ze Slunce nepřetržitě monitoruje Národní úřad pro oceán a atmosféru (NOAA) pomocí detektorů na některých svých satelitech. Pomocí těchto dat je možné klasifikovat erupce. Největší erupce se nazývají erupce třídy X. Erupce třídy M jsou menší, mají desetinovou intenzitu rentgenového záření než ty třídy X. Erupce třídy C pak mají desetinovou intenzitu než třídy M.
Bylo zjištěno, že výskyt těchto erupcí dobře koreluje s cyklem slunečních skvrn a jejich počet se zvyšuje směrem k vrcholu cyklu slunečních skvrn.
CMEs
Výrony koronální hmoty, CME, jsou další formou rušení, které může ovlivnit rádiovou komunikaci. Přestože byly CME v mnoha ohledech mnohem větší než erupce, nebyly objeveny, dokud kosmická loď nemohla pozorovat Slunce z vesmíru. Důvodem je to, že výrony koronální hmoty, CME, lze pozorovat pouze pohledem na korónu Slunce, a až do vesmírného věku toho bylo možné dosáhnout pouze během zatmění. Protože zatmění nastávají velmi zřídka a trvají jen několik minut. Pomocí kosmické lodi bylo možné korónu vidět při pozorování koronografem, což je specializovaný dalekohled s tím, co se nazývá zákrytový disk, který mu umožňuje vyříznout hlavní oblast Slunce a pouze pozorovat korónu. To umožnilo pozorování koróny.
Ačkoli jsou k dispozici pozemní koronografy, jsou schopny zobrazit pouze velmi jasnou nejvnitřnější oblast koróny. Vesmírné jsou schopny získat mnohem lepší pohled na korónu rozprostírající se do velmi velkých vzdáleností od Slunce a tímto způsobem vidět mnohem více aktivity v této oblasti, a tedy i CME.
Coronal Mass Ejections, CME jsou obrovské bubliny plynu, které jsou protkány magnetickými siločárami a bubliny jsou vyvrženy v průběhu několika hodin. Po mnoho let se mělo za to, že sluneční erupce byly zodpovědné za vymrštění mas částic, které daly vzniknout aurorálním poruchám, které se vyskytují na Zemi. Nyní je jasné, že CME jsou primární příčinou.
Nyní je zřejmé, že CME narušují stabilní proudění slunečního větru, čímž dochází k velkému nárůstu proudění. To může mít za následek velké poruchy, které by mohly zasáhnout Zemi, pokud by opustily Slunce ve směru Země.
Coronal Mass Ejections, CME jsou často spojeny s erupcemi slunečních erupcí, ale mohou se také objevit samy o sobě. Stejně jako sluneční erupce se jejich frekvence mění podle polohy v cyklu slunečních skvrn, vrcholí kolem maxima slunečních skvrn a klesá kolem minima. Na slunečním minimu může být asi jeden každý týden, zatímco na vrcholu mohou být pozorovány dva nebo tři každý den. Naštěstí ne všechny ovlivňují Zemi. Materiál je vyvržen ze Slunce v jednom obecném směru a pouze pokud je na protínající se trajektorii, ovlivní Zemi.
CME mohou způsobit vznik ionosférických bouří. Ty mohou poskytnout krátkodobé vylepšení podmínek šíření rádiového signálu v ionosféře, ale zanedlouho to může vést k výpadku rádiové komunikace přes ionosféru.
Koronální díry
Koronální díry jsou dalším důležitým rysem sluneční aktivity. Jsou to oblasti, kde se koróna jeví jako tmavá. Poprvé byly objeveny poté, co byly do vesmíru poprvé vypuštěny rentgenové teleskopy a díky tomu, že byly nad zemskou atmosférou, byly schopny studovat strukturu koróny napříč slunečním diskem. Koronální díry jsou spojeny s "otevřenými" magnetickými siločárami a často, i když ne výhradně, se nacházejí na pólech Slunce. Je známo, že z nich pochází vysokorychlostní sluneční vítr, což má dopad na podmínky šíření rádiového signálu v ionosféře, a tedy na veškerou vysokofrekvenční rádiovou komunikaci.
souhrn
Sluneční poruchy jsou zodpovědné za mnoho hlavních změn v ionosféře. Účinky jak CME, tak slunečních erupcí mohou způsobit velké změny v ionosférickém šíření rádiových vln, které často ruší na hodiny nebo někdy i dny. V důsledku toho znalost toho, kdy k nim dochází, a jejich velikost může pomoci při předpovídání toho, jaké mohou být ionosférické rádiové podmínky.