La diffrazione atmosferica

Da questo fenomeno dipendono i collegamenti fino ad una certa distanza; distanza che è anche funzione della potenza irradiata, del guadagno dell'antenna ricevente e della cifra di rumore del ricevitore.

Secondo le teorie di Schelling, Burrows e Ferrel il coefficiente per il quale si deve moltiplicare il raggio reale della Terra, per ottenere il raggio equivalente al percorso curvilineo delle onde radio rifratte, è una funzione del gradiente dell'indice di rifrazione; però occorre tenere conto degli scostamenti non lievi dovuti alle condizioni geografiche, climatiche, giornaliere e locali, prodotte dalla natura del suolo.

 Anche in condizioni normali, tale coefficiente subisce notevoli aumenti, se si passa da una zona fredda della Terra ad una molto calda, ovvero se si prende in considerazione una zona continentale come la Siberia, dove si hanno i valori minimi, o la fascia equatoriale del Pacifico, dove si hanno i valori normali più alti che altrove. Chiamiamo "N" l'indice di rifrazione. Poiché ad "N" fa riferimento l'intenstà del campo ricevuto, con un gradiente di 0,15 dB per ogni incremento unitario di N, abbiamo nel Pacifico equatoriale, campi normali che sovrastano di 25 dB quelli delle terre fredde.

In un caso che ci interessa più da vicino, osserviamo che nel Mediterraneo, le intensità di campo normale possono essere 15 dB maggiori di quanto rilevato sul Mare del Nord; fra l'altro, siccome i calcoli teorici si basano sui valori dedotti da vecchie esperienze condotte sul Mare del Nord, mentre i valori calcolati nel Mediterraneo al di sotto del 44° parallelo sono piu' recenti, si puo' affermare, che nei collegamenti attraverso di esso, si possono avere normalmente campi più intensi ovvero portate maggiori del previsto. Osservazioni del genere vennero fatte nell'anno 1974 da G3LTP sulla costa sud della Gran Bretagna, che risente l'influsso della corrente del Golfo: anche in questo caso si trovarono indici di rifrazione normali più alti di quelli finora assunti dai vecchi studi.

Il gradiente dell'indice di rifrazione ha variazioni giornaliere e stagionali: esso sarà ovviamente più elevato nei mesi estivi ed a basse latitudini; sui mari caldi al meriggio, ed in condizioni barometriche maggiori di quelle normali.

In conseguenza di ciò, si ha una brusca variazione del contenuto di vapor d'acqua; anche l'indice di rifrazione varia sensibilmente e quindi i treni d'onde, subendo una differente curvatura, sono di norma costretti a ricadere a distanze maggiori di quelle normali.

Una inversione di temperatura che dà luogo ad ottime condizioni di propagazione, deve presentare almeno 2,8^° C di risalita in 300 metri di quota, ma è un caso non molto frequente; chi gioca spesso un ruolo primario è invece il contenuto di vapore che risente anche di inversioni molto più modeste: è sufficiente la diminuzione di mezzo grammo di vapore per chilogrammo d'aria, per causare un salto apprezzabile.

Un caso d'inversione normale è quello si che verifica all'alba: l'aria in alto si riscalda ai raggi del sole, prima di quella in contatto con la terra fredda, donde la anormale variazione dell'indice "N". Nel nostro Paese, peninsulare, gioca un ruolo importante la convezione che ha luogo in prossimità delle coste, come presso i grandi laghi: dopo il tramonto la terra si raffredda più rapidamente delle masse d'acqua e quindi "N" subisce una variazione giornaliera, anche in condizioni atmosferiche normali; qualcosa del genere ha luogo anche in primavera ed autunno, quando alle notti fresche succedono i giorni caldi. Un caso interessante e permanente è quello studiato da I8REK, che si riferisce ai collegamenti eccezionalmente buoni che si verificano quando i treni d'onde passano al di sopra dei più grandi crateri attivi dell'Etna: l'inversione di tendenza della temperatura, quando l'atmosfera è tranquilla, in questo caso, è anche fin troppo evidente.

Questi fenomeni, che possiamo definire normali, si verificano generalmente alle quote relativamente basse, ovvero sono ristrette a limitate aree; di conseguenza per rispettare le leggi della geometria terrestre, abbiamo, è vero, un aumento della portata, ma raramente al di là dei 250 km, per trasmettitori di debole potenza; ad ogni modo, osserverete che le distanze, grazie a questi fenomeni, sono ora triplicate.

Le incidenze maggiori di questi fenomeni, che possiamo definire locali, si hanno particolarmente e con grande regolarità nei mesi caldi.

Quando invece le inversioni di temperatura sono dovute a fenomeni meteorologici, e si verificano ad alte quote, allora si hanno buone condizioni di propagazione a distanze di parecchie centinaia di chilometri, con collegamenti possibili oltre la distanza di 1500 km.

Tali situazioni si verificano specialmente quando masse d'aria calda di origine africana passano sopra ad una zona dove ristagna aria più fredda; in tal caso l'area interessata è molto vasta, le inversioni sono presenti in molte zone, sicché i treni d'onda favoriti dai maggiori indici di rifrazione che incontrano, possono raggiungere distanze grandi con piccola attenuazione: tale tipo di inversione permette i DX anche con deboli potenze.

Quando lo strato nel quale è presente l'inversione della temperatura è continuo, circondato sopra e sotto da aria con gradiente di rifrazione normale, si produce un "condotto" che, al pari di una gigantesca guida d'onda, porta i segnali molto lontano. Sebbene gli OM abbiano particolarmente sfruttato i condotti nelle gamme 2 metri e 70 cm, apprendiamo dalla osservazione radar, che anche le frequenze fino a 10 GHz, possono avvalersi dei condotti, per coprire grandi distanze. Nel luglio 1973, per 4 giorni consecutivi si sono avuti QSO tra la California e le Hawaii alla distanza di oltre 4000 chilometri impiegando stazioni anche di debole potenza e mobili, in SSB, F.M., telegrafia. La F.M. è stata particolarmente favorita, perché il condotto interessava anche un ripetitore 2 metri F.M. da 30W, installato sul Mauna Haloa (Hawaii) alla quota di 2500 metri.

Il condotto è stato attribuito ad una successione di uragani tropicali che dal 26 luglio al 1° agosto si sono spostati dal Messico al centro del Pacifico. Nell'area del Mediterraneo, seppure in scala più ridotta, si possono verificare analoghe condizioni, specie nella primavera, autunno e mesi estivi.

Circa le inversioni di temperatura invernali, abbastanza frequente è il caso della temperatura che gradualmente diviene più tiepida, dopo giornate di freddo asciutto; a queste condizioni atmosferiche, corrisponde la "nebbia in Val Padana"; per gli OM attenti alle variazioni meteorologiche, quel periodo significa ottima propagazione a lunga distanza.

Un altro indizio delle possibili inversioni di temperatura è dato dalle nubi: con tempo bello persistente da alcuni giorni (area di alta pressione) compaiono nuvole che dividono il cielo in due zone distinte; nuvole sparse nella zona inferiore, zona superiore limpida. L'inversione di temperature può aver luogo nell'aria limpida, scaldata dal sole, mentre sotto le nubi l'irradiazione ha un'influenza minore; tale condizione dà possibilità favorevoli per i collegamenti a distanza abbastanza grande se l'area nuvolosa è estesa, e come accade nelle stagioni di transizione, l'aria compresa fra la terra e le nuvole non è troppo calda.

I venti e le condizioni di maltempo persistente caratterizzano invece cattive condizioni di propagazione a lunga distanza.

Interessanti, in particolar modo, sono i lenti movimenti delle aree di alta pressione, seguite da un fronte freddo. Le maggiori probabilità di formazione della guida d'onda si hanno, in questo caso, nelle zone in cui il fronte sta per entrare in contatto con masse d'aria quasi immobili, calde, a contenuto di umidità pressoché costante: come regola empirica si tenga presente che, quando il fronte freddo avanza, la maggiori probabiltà si hanno dopo il passaggio del fronte sulla località dove si trova la stazione. Quando il fronte caldo avanza, le maggiori probabilità si hanno invece davanti al fronte ossia nella zona di transizione. In entrambi i casi le onde seguono le linee ortogonali al movimento dei fronti.

Invero, il fatto che onde e.m. seguono di preferenza le linee isobariche è noto da quasi parecchi anni, in seguito ad uno studio sistematico di W2BAV che enunciò la sua teoria, su basi statistiche, nel 1949.

Torna alla pagina principale