Florin Crețu YO8CRZ

Ne aflăm pe panta ascendentă a Ciclului Solar 25 și deja se pot observa schimbări considerabile în propagarea pe benzile de unde scurte. Prognozele inițiale pentru ciclul 25 preziceau un ciclu solar cu un număr mediu de pete solare sub cel înregistrat în ciclul solar precedent. Din fericire, scenariul pesimist nu s-a produs și actualmente predicțiile iau în considerare un ciclu solar cel puțin la nivelul celui precedent. Maximum solar este așteptat în cursul anului 2025, dacă nu vom avea două vârfuri, ca și în ciclul solar trecut.

Există două surse principale de informații pentru activitatea solară precedentă și pentru predicțiile viitoare: SWPC din SUA și SIDC din Belgia. Mai jos este prezentată versiunea produsă de SWPC pentru Fluxul Solar, care arată ciclul solar precedent (24) și evoluția ciclului solar actual (25). Este de asemenea prezentată și predicția (cu linie roșie) pentru evoluția Ciclului Solar 25. Sunt date atât valorile medii lunare cât și media mediilor lunare pe durata a 13 luni.

După cum se observă între predicție și valoarea medie reală, au apărut deja diferențe considerabile. Media fluxului solar pentru luna ianuarie 2023 este deja peste cea înregistrată la vârful ciclului solar precedent.

SIDC folosește de fapt trei predicții, două dintre acestea anticipând un număr mediu de pete solare apropiat de ciclul solar precedent și o predicție care anticipează un maxim solar cu cca. 50% mai mare.

Există și predicții ultra-optimiste, ca cea a lui Scott McIntosh, care prezice pentru ciclul solar 25 un număr de pete solare aproape dublu față de cel precedent. Intereseant este că până acum, evoluția ciclului solar curent urmărește foarte bine predicția lui McIntosh.

Din toate acestea, se poate vedea cât de puțin se știe încă, despre procesele ce se desfășoară în interiorul Soarelui, și din acest motiv ce marjă de eroare au toate aceste predicții.

Atunci când se discută despe activitatea solară, ne referim de obicei la numărul de pete solare și fluxul solar, însă ambii nu sunt decât indicatori indirecți ai radiației solare ce afectează ionosfera, respectiv nivelul de radiații ionizante în domeniul UV-scurt (304 Å) sau X.

O modalitate simplă pentru a analiza cât de profund este un minim solar este să analizăm numărul total de zile fără pete solare pe parcursul unui an. Deși metoda nu permite identificarea temporală exactă a minimului solar, permite în schimb o imagine destul de clară a amplitudinii acestuia.

Graficul de mai jos arată modul în care a variat numărul de zile fără pete solare pe parcusul Ciclurilor Solare 23, 24 și pentru începutul Ciclului Solar 25. În anul 2019, petele solare au lipsit pe o durată cumulată de 281 de zile (77%). La precedentul maxim solar numărul este de 0%, însă aceasta nu spune nimic despre intensitatea maximului.

Se știe că un număr ridicat de pete solare este favorabil propagării în benzile superioare de unde scurte, însă în același timp, o activitate solară ridicată duce deseori și la o activitate geomagnetică ridicată. O activitate geomagnetică ridicată are însă efecte negative asupra propagării, atât prin creșterea nivelului de zgomot al benzilor, cât și prin reducerea frecvenței critice maxime, care implică compromiterea propagării în benzile superioare. De exemplu, pentru Kp=5 nivelul de zgomot al benzii (într-o locație izolată) este S4 la S6, pentru Kp=6 zgomotul este de S6 la S9.

Un alt efect al activității geomagnetice ridicate, specific pentru circuitele radio polare, este creșterea masivă a atenuării în benzile joase (160m-40m). Aceasta duce la blocarea circuitelor radio între Europa și Coasta de Vest a Americii, inclusiv multe insule din Pacific.

Nu este însă obiectul acestui articol să intre în detalii legate de propagarea pe circuite polare, pentru că fenomenele complexe ce se produc au fost descrise în detaliu în cartea Propagarea în unde scurte.

Un scurt comentariu legat de distorsiunile care se produc la trecerea undelor prin zonele polare. O înregistrare din timpul concursului CQWW-CW/2022 demonstrează auditiv modul în care este distorsionat semnalul, deși nivelul este foarte bun. Pentru un telegrafist, chiar și cu experiență minimă, această distorsiune nu este o problemă, cu excepția cazului când viteza de transmisie este foarte mare sau semnalul este la limita zgomotului benzii.

Acesta este ”timbrul” polar… Nivelul distorsiunii în acest caz este moderat, ocazional putând fi cu mult mai sever. La începutul activității mele de radioamator, ascultând o stație W6/7 cu un ton similar, am fost absolut convins că opera cu un emițător defect. Un exemplu care arată că necunoașterea/neștiința, poate duce la concluzii cât se poate de eronate...

De notat că unele tipuri de comunicații digitale, gen PSK or BPSK, ce folosesc modulația de fază, sunt afectate foarte puternic de acest tip de distorsiune, decodarea devenind imposibilă. Modurile FSK (RTTY) sau GFSK (FT8/4) sunt cu mult mai puțin afectate.

Efectul creșterii activității solare asupra benzilor de radioamatori

Schimbările care se produc în propagare, pe panta ascendentă a ciclului solar, afectează în mod diferit benzile de radioamatori.

Pe benzile joase (160 si 80m), activitatea DX este afectată în mod negativ. Efectul principal este resimțit pe circuitele radio polare, care se închid la maxim solar. Traficul NVIS devine însă cu mult mai stabil și zona de tăcere dispare în bună măsură, în special pe banda de 80m.

Banda de 40m poate fi deschisă la DX în anii de minim solar, pe timp de iarnă, 24 de ore din 24. La maxim solar, legăturile DX sunt posibile doar noaptea și pentru cca. o oră după răsăritul soarelui, datorită creșterii masive a atenuării pe timp de zi în stratul ionosferic D.

Benzile de 20m și (ceva mai rar) 17m, permit legături la mare distanță chiar și la minim solar, prin refracții multiple pe stratul F2. Zona de tăcere este extinsă și trece frecvent de 1500km. Semnalele DX sunt frecvent foarte slabe și de multe ori aceste legături pot fi efectuate doar între stații care au o dotare adecvată (antene, putere). La minim solar, banda de 20m este banda cea mai stabilă și din acest motiv este una din principalele benzi pentru DX. Această bandă este deschisă la minim solar doar pe perioada zilei.

Pe panta ascendentă a ciclului solar, cu mult înainte de a se ajunge la maximum, banda de 20m poate fi încă deschisă pentru cel puțin câteva ore după apusul soarelui, permițând de regulă QSO-uri la distanțe foarte mari. Zona de tăcere în cursul nopții poate trece de 1500-2000km. La maxim solar, dacă activitatea solară este suficient de ridicat, banda de 20m poate fi deschisă chiar și noaptea.

În anii de minim solar, benzile superioare de unde scurte de 15m, 12m și mai ales 10m sunt deseori închise. Puținele deschideri care apar sunt de fapt produse datorită stratului ES (E-Sporadic), ce nu depinde în mod direct de activitatea solară. Aceste deschideri sunt de obicei în limita unei singure refracții ionosferice, deci distanțele acoperite nu trec de 2-3000km. Uneori, atunci când stratul F2 permite refracția la aceste frecvențe, se produc și deschideri pe distanță mai mare. Deschiderile care apar pe aceste benzi sunt exclusiv pe timp de zi.

Banda de 15m permite deja deseori QSO-uri pentru un număr de ore după apusul soarelui și e de așteptat ca pe măsură ce ciclul solar actual evoluează spre maxim, numărul de ore în care banda rămâne deschisă să se extindă.

Radioamatorii care au activat în cursul Ciclului Solar 19, care a fost cel mai intens din istoria modernă, spun că la maxim solar banda de 10m era deschisă în unele zile 24 de ore din 24. E puțin probabil că vom vedea acest lucru petrecându-se în actualul ciclu solar, însă în mod cert în timpul zilei, pe banda de 10m sunt deja posibile din nou QSO-uri intercontinentale, chiar și pentru stații QRP.

Legat de Ciclul Solar 19, veteranii povestesc despre QSO-uri la antipozi, efectuate cu 10-20W la emisie și receptoare cu superreacție sau superheterodine cu doar câteva tuburi la recepție, folosind antene arhaice precum VS1AA ori Gotham, sau chiar burlanul de la casă (!). E bine însă să înțelegem că nu doar propagarea a fost deosebită în acea perioadă.

A mai existat un factor favorizat, care e rareori menționat, e vorba de nivelul de zgomot al benzilor de unde scurte. Nivelul și numărul surselor de zgomot existente la sfârșitul anilor 50/60 era cu mult sub cel existent astăzi. Numărul de surse în comutație, echipamente electronice și electrocasnice, TV-Cablu, Internet xDSL, troleibuze, tramvaie și alte echipamente industriale care generează zgomot electric, a crescut în mod exponențial. Statisticile ITU confirmă aceasta, nivelul de zgomot mediu în zonele urbane fiind astăzi cu cca. 20dB mai mare decât acum 30 de ani. În realitate, în multe cazuri, cred că de fapt în orașele mari creșterea este de peste 30dB. Astăzi, în zone urbane, un nivel de zgomot de bandă de S7 sau chiar S8, este considerat aproape normal. Și perspectivele în această privință nu sunt mai bune.

Pentru a depăși acest nivel de zgomot într-o locație dată, din păcate nu putem face decât două lucruri: antene mai bune pentru recepție și putere mai mare la emisie.

În final însă, e o artă în sine să poți extrage maximum de performanță în condițiile date, atunci când amplasamentul e departe de ideal. Cu știință, perseveranță și mult efort, uneori, imposibilul devine posibil. Acestea nu sunt vorbe goale, este de fapt și propria mea experiență.

Impactul creșterii activității solare asupra benzilor de 160m si 80m

Pentru stațiile cu dotare modestă, circuitele polare (din YO câtre W6/7, VE6/7, KH6, FO, A3, etc.) s-au închis deja pentru banda de 160m. Circuitele sub-polare mai sunt încă deschise (W1/2/3, VO1/2, VE2/3). Benzile joase de 80m și mai ales 160m, sunt foarte susceptibile la orice perturbație geomagnetică și activitate aureolară.

Un bun exemplu a ceea ce se întâmplă când se trece de la minim solar la maxim solar în banda de 160m, este activitatea DX a lui Steve- VE6WZ. Pentru amplasamentul lui, toate QSO-urile cu Europa se desfășoară pe circuite polare. Steve dispune de o stație remote, aflată la distanță de orice localitate mare și implicit fără surse de zgomot, cu o dotare excepțională. La recepție, folosește antene Beverage fazate pentru direcții multiple, plus ”9 circle” (folosind diversitate la recepție). La emisie utilizează ”4 square”, multe radiale și sol cu conductivitate bună, putere adecvată. Steve menține și un website care monitorizează condițiile geomagnetice în zona polară a Canadei, ce prezintă date mai relevante pentru aceste circuite polare decât indicele mediu planetar Kp.

Vorbind despre realizările lui în 160m din sezonul de iarnă de până în decembrie 2022, comparativ cu 2020 și 2021 Steve remarca faptul că, până pe data de 9 decembrie 2020 a făcut 766 QSO-uri cu Europa, 341 QSO-uri în 2021 și respectiv 14 în 2022. Exemplul demonstrează cât se poate de clar implicațiile asupra propagării pe circuitele polare în benzile de 160m și 80m, când activitatea solară e în creștere.

Evident, chiar și la maxim solar este posibil să existe zile de excepție, cu activitate geomagnetică și aureolară minimă, și atunci când și restul de factori cunoscuți și necunoscuți se aliniază perfect, se pot efectua QSO-uri trans-polare, însă probabilitățile se reduc drastic. În plus, un mare număr de radioamatori nici măcar nu mai ascultă aceste benzi la maxim solar, atenția fiind focalizată pe benzi care sunt cu mult mai ”productive” la DX în acel moment.

De notat că propagarea între cele două emisfere în benzile de 160 și 80m, ce nu implică un circuit polar, rămâne posibilă, deși nivelul de zgomot natural al acestor benzi, ca și absorbția nocturnă a undelor crește la maxim solar prin stratul D și E.

Există de asemenea diferențe majore asupra propagării NVIS, la trecerea de la minim la maxim solar. Impactul principal se face resimțit asupra mărimii zonei de tăcere, datorat schimbărilor în frecvența critică (f0) a stratului F/F2. La maxim solar, e posibil ca noaptea zona de tăcere în banda de 80m să dispară complet, iar pe banda de 40m se reduce substanțial.

Trecerea de la minim la maxim solar are în mod indiscutabil efecte notabile și asupra rezultatelor obținute în marile concursuri internaționale. Nu mă refer doar la numărul de puncte, zone CQ/ITU sau țări pe fiecare bandă. În anii de minim, uneori banda de 10m este aproape goală și abia se pot realiza câteva QSO-uri, în timp ce într-un an de maxim solar, pe această bandă este uneori greu de găsit și menținut o frecvență liberă.

Ca exemplu a ceea ce se poate face când propagarea este favorabilă, mai jos sunt prezentate rezultatele unei stații foarte competitive, K3LR (cat. MM) în concursul CQ-WW SSB (octombrie 2022), așa cum au fost publicate pe lista 3830:

20m.....158DXCC......40 CQ Zone/ 15m.....150DXCC.....39 CQ Zone /10m.....144DXCC.....34 CQ Zone

Există astăzi un număr considerabil de surse de informare referitoare la propagare, ca și pentru principalii indici folosiți pentru analiza și predicția propagării în unde scurte. Pentru un radioamator neinițiat, acestea sunt la prima vedere destul de criptice, însă cu puțin efort pot fi fară indoială înțelese.

Am discutat anterior despre un număr de parametri solari, însă numerele din graficele anterioare nu spun și care sunt valorile de dorit. Carl Luetzelschwab-K9LA sugerează (iunie 2022) următoarele valori pentru condiții rezonabile de propagare în benzile superioare de la 20m la 6m:

*Pe durata a câtorva săptamâni

Evident, numere mai mari decât cele din tabel înseamnă o propagare chiar mai bună, și extinderea numărului de ore pe durata nopții când aceste benzi sunt deschise. Se presupune de asemnea, că activitatea geomagnetică este redusă (Kp<3).

Pentru cei interesați, Carl Luetzelschwab-K9LA este autorul ediției a patra a cărții: The CQ Shortwave Propagation Handbook, ce poate fi comandată de la CQ Amateur Radio. Carl este și autorul capitolelor despre propagare din edițiile curente ale ARRL Handbook și ARRL Antenna Book. De asemenea, a fost autorul rubricilor lunare de propagare din revistele WorldRadio, CQ Plus, și publică frecvent în revista NCJ.

Am traversat o perioadă stranie a istoriei, în care restricțiile impuse la călătorii în timpul pandemiei au dus la reducerea considerabilă a numărului de DX-uri ce au putut fi lucrate. Aceasta pentru că, în multe țări nu există o populație permanentă de radioamatori, activările fiind efectuate de obicei de radioamatori veniți din alte țări, pe o perioadă limitată de timp. La aceasta s-a adăugat și propagarea deficitară în benzile superioare, datorată minimului solar.

Situația se schimbă, însă. Îmbunătățirea propagării și apariția a tot mai multe expediții DX duce în mod firesc la creșterea interesului pentru DX-uri. E deja ușor de văzut cam ce pile-up-uri se produc la fiecare DX ce apare, fie el chiar și mai puțin rar. Indiscutabil, există acum motive pentru optimism.

În anul 2016 am scris un articol despre precedentul ciclu solar, 24. Prezentul articol nu poate avea un final diferit. Cred că, pe cât posibil propagarea mai trebuie și înțeleasă, mai ales pentru cei pentru care timpul disponibil are valoare. În acest sens, există o corelație clară și dovedită între nivelul de înțelegere și performanță, chiar și atunci când dotarea tehnică folosită este foarte bună.

Florin Crețu YO8CRZ

Articol aparut la 13-2-2023

8717