標題圖示

電離層電波吸收模式

※簡介

當太陽輻射強度增強時,會游離電離層D層的中性大氣,造成帶電粒子濃度上升。此時,當高頻(High Frequency, HF)電波訊號利用電離層反射訊號達到遠距離通訊時,訊號強度會因為通過電離層而出現衰減的現象,造成通訊干擾或中斷,故稱之為電離層電波吸收。

而太陽Xray輻射中又以波長為0.1-0.8奈米(nm)的波段最能夠造成電離層D層的大氣游離產生帶電粒子,因此可以透過NOAA/GOES太陽輻射通量觀測數據後,計算出相關的影響。由於受到太陽直射的地區影響最為嚴重,因此影響程度還會隨著太陽天頂角的變化而降低直到日夜交界處,夜測地區將不受到影響。

※最高影響頻率計算

最高影響頻率(Highest Affected Frequency, HAF)定義為當電波訊號從地面垂直發射後,穿過電離層到達反射面後再傳回地面的過程中,訊號強度損失達到1 dB的頻率。如果是利用低於HAF的頻率通訊,將會有更大的損失。透過經驗公式,可以從 從Xray輻射通量的數值得到在太陽直射區域的最高影響頻率。公式為:
HAF = 10×log[flux(Wm)] + 65 MHz

透過經驗公式約略可以得到太陽閃焰或Xray輻射通量增強時所造成的影響為:
閃焰等級M1.0時,太陽直射處的最高影響頻率約為15MHz
閃焰等級M5.0時,太陽直射處的最高影響頻率約為20MHz
閃焰等級X1.0時,太陽直射處的最高影響頻率約為25MHz
閃焰等級X5.0時,太陽直射處的最高影響頻率約為30MHz

透過公式計算最大影響頻率後,再依照天頂角乘上(cosχ)0.75後即可以得到空間變化。如果要知道其他使用頻率所受到的衰減程度,可以透過下列公式
fHAF = f×(A/AHAF )2/3 MHz
其中f為要計算的使用頻率,AHAF為最大影響頻率的耗損,因此為1dB,帶入後即可得到特定頻率的衰減程度。

電波吸收預測圖
電波吸收預測圖。(左)不受到影響時,產品顏色呈現黑色、(右)受到太陽閃焰影響時,空間變化與不同範圍產品。