La plus grande distance possible que peut parcourir un signal électromagnétique généré par nos antennes/amplis actuels:
La distance maximale d’un saut via la couche E, indépendemment de la fréquence est d’environ 2200 kilomètres.
Il peut y avoir plus d’un saut via la couche E, ou encore une combinaison de sauts entre les couches E et F qui peuvent ainsi atteindre des distances supérieure à 6000 kilomètres.
Étude de l'ionosphère
Le sondeur vertical est une sorte de radar dont la fréquence est variable entre 1 et 30 MHz.
L'émetteur envoie des impulsions très brèves qui sont réfléchies à une altitude dépendant de la fréquence et de la densité électronique dans l'ionosphère.
La mesure du temps séparant l'impulsion émise et la réception de l'écho permet de calculer l'altitude à laquelle s'est effectuée la réflexion.
Le tracé de cette altitude en fonction de la fréquence est un ionogramme.
Depuis les années 1960, les satellites artificiels et sondes spatiales ont permis une meilleure compréhension in situ des phénomènes ionosphériques et les interactions avec la magnétosphère.
De plus, durant ces mêmes années s'est développée une nouvelle technique d'étude de l'ionosphère depuis le sol : la diffusion incohérente.
Dans cette technique, une onde UHF (400 MHz à 1 GHz suivant les installations) de très forte puissance (plusieurs centaines de kW) est émise vers l'ionosphère où elle est diffusée dans toutes les directions par les électrons ionosphériques.
La puissance reçue au sol en retour est très faible et nécessite de grandes antennes et un traitement du signal pour extraire les informations.
Cette technique permet d'avoir accès à la composition de l'ionosphère, la température des ions, ainsi qu'aux vitesses de déplacement de ces ions ("vents ionosphériques").
Des sondeurs furent installés en France à Saint-Santin-de-Maurs avec trois récepteurs dont le radiotélescope de Nançay, en Grande-Bretagne à Malvern, aux États-Unis à Millstone Hill et Arecibo (Porto-Rico), au Pérou à Jicamarca, ainsi qu'en Russie.
Les trois derniers ainsi qu'Eiscat, le sondeur européen implanté dans le Grand nord scandinave, sont toujours en activité.
Un instrument emporté par une fusée de la NASA a déterminé la frontière entre l'atmosphère et l'ionosphère à 118km d'altitude sur le trajet de cette fusée.
Cette information pourrait être importante pour la compréhension du climat.
Trois autres mesures sont prévues pour 2010 dans le cadre de la mission Swarm de l'Agence Spatiale Européenne.
Couches :
On distingue généralement trois couches aux propriétés propres vis-à-vis de la propagation des ondes.
Couche D : altitude de 60 à 90 km, pression 2 Pa, température -76 °C, densité électronique 104.
Constituée d'ions polyatomiques.
Absorbante pour les ondes de fréquence inférieure à quelques MHz, elle apparaît avec le lever du Soleil et disparaît immédiatement après le coucher de celui-ci.
Couche E : altitude de 90 à 120 km, pression 0,01 Pa, température -50 °C, densité électronique 105.
Constituée d'oxygène et monoxyde d'azote moléculaires ionisés et d'ions météoritiques. Diurne et présente tout au long du cycle solaire.
Elle réfléchit les ondes de quelques MHz jusqu'à une fréquence limite qui dépend de l'angle d'incidence de l'onde sur la couche et de la densité de celle-ci.
Au cours de l'été, en moyennes latitudes, apparaissent parfois pendant quelques dizaines de minutes, voire quelques heures, des nuages fortement ionisés dans la couche E (on parle de sporadique E ou Es)
Couche F : altitude de 120 à 800 km, pression 1×10-4 Pa, température 1 000 °C, densité électronique 106.
Constituée d'atomes d'oxygène, d'azote et d'hydrogène.
Très dépendante de l'activité solaire, elle présente un niveau d'ionisation très important pendant les maxima du cycle solaire.
Son altitude fluctue en fonction du rayonnement solaire ; la couche F se décompose pendant la journée en deux sous-couches F1 et F2.
Ces deux sous-couches se recombinent la nuit plusieurs heures après le coucher du Soleil mais il arrive qu'elles persistent toute la nuit lors des maxima d'activité solaire.
Comme pour la couche E, le rôle de la couche F est essentiel pour la propagation des ondes courtes.
Rayonnements solaires et mécanisme de création des couches :
L'ionosphère n'est rien d'autre qu'un gaz ionisé, c'est-à-dire un plasma.
Or la théorie nous apprend qu'un gaz remplit uniformément tout l'espace dont il dispose, alors pourquoi il y a-t-il des couches dans l'ionosphère ?
Pour comprendre le mécanisme de formation des couches, on est obligé de compliquer un peu les choses, ainsi l'ionosphère n'est pas un gaz mais une succession de couches de gaz dont la composition dépend de la pression atmosphérique.
De plus, il n'y a pas un rayonnement solaire mais des rayonnements dont le spectre s'étend de l'infrarouge aux rayons X.
N'oublions pas les jets de particules par le soleil qui arrivent parfois à pénétrer dans la couche D...
Les couches sont donc le fruit de l'interaction entre des gaz, des rayonnements non ionisants, des rayonnements ionisants et des particules
Ionosphère et ondes radio :
L'existence de l'ionosphère fut mise en évidence avec les premières expériences de transmission radio intercontinentales.
La propagation des ondes radio de fréquences comprises entre quelques centaines de kilohertz et quelques dizaines de mégahertz est intimement liée à l'état de l'ionosphère. Elle peut être favorisée ou perturbée selon la fréquence de l'onde radio, la position géographique de l'émetteur et du récepteur ainsi que le moment où la communication est tentée.
Le moment de la journée, la saison et le cycle solaire sont des paramètres très importants dans certains cas.
Ainsi les ondes décamétriques (aussi appelées "ondes courtes") permettent-elles d'établir des liaisons à très longues distances en se réfléchissant sur certaines couches de l'ionosphère.
Pour d'autres fréquences, comme les ondes hectométriques (encore appelées "ondes moyennes"), la propagation dépend fortement de l'absorption provoquée par la couche D qui empêche dans la journée les ondes de se réfléchir sur les couches E et F situées plus haut en altitude.
Les ondes de fréquences très élevées (VHF, UHF et hyperfréquences) utilisées pour les communications via satellites peuvent être également déviées ou absorbées par l'ionosphère mais cela ne constitue généralement pas une grande perturbation.
Ionosphère et GPS :
Bien que le GPS travaille dans la bande L, il subit les modifications de l'ionosphère. Les variations de l'ionosphère entraînent une déviation du signal GPS ainsi qu'une modification du temps de parcours de l'onde. Tout cela a obligé les concepteurs de satellites GPS à mettre en œuvre des techniques de correction.
Historiquement, pour établir des communications à longue distance sur ondes-courtes, dans les années 1940 et 1950 les soldats américains ont essayé de tirer avantage des traces d'ionisation laissées par les météores pour transmettre des informations aéronautiques telles que le suivi de convois ou les informations radars des vents ionosphériques.
De part leur intérêt pour l'expérimentation, dès 1953 les radioamateurs se sont intéressés à cette activité et il est commun aujourd'hui de les entendre communiquer les uns avec les autres pendant les périodes à essaims.
Il s'agit des liaisons Meteor Scatter ou MS en abrégé, encore appelée MBC pour Meteor Burst Communications.
Ces liaisons radio peuvent aller de quelques secondes (Pings) à plusieurs minutes (Bursts) tandis que la force du signal peut varier de quelques points au-dessus du bruit de fond à plusieurs dizaines de décibels au-dessus de "59" s'il s'agit d'un bolide particulièrement brillant.
En utilisant les météores, il est ainsi possible d'établir des communications à longue distance en VHF jusqu'à 2500 km.
Le record est détenu en Morse sur 432 MHz par GW4CQT (Pays-de-Galles) et UW6MA (Ukraine) le 12 août 1977 avec une distance de 3101 km entre les deux stations.
ouverture en Europe :
Il se produit une quarantaine d'ouvertures significatives par an en Europe, c'est à dire ayant donné l'occasion à plusieurs stations d'établir des QSO signalés sur le DX-cluster.
ci dessou un exemple d'un DX-cluster
F5LEN WebCluster
DXers know
Homepage
News 02-Nov-2009 Guest
All CW QRP DIGI IOTA VHF 144 MHz UHF 432 MHz 1,2 GHz SHF 5,7 GHz 10 GHz
137 kHz HF 1.8 MHz 3.5 MHz 7 MHz 10 MHz 14 MHz 18 MHz 21 MHz 24 MHz 28 MHz 50 MHz 70 MHz
Send Search Atlas G-line
Solar forecast Misc SFI=75 SSN=13
KP=1 Au=3
06/11-09/11 YW5F: Farallon Centinela (SA-058) T6YA
JA4LKB 1816.5 5N0OCH CQ 22.03 16-Nov-2009 D I Q G M
PA0DX 1840.0 OK1FBT cq BPSK31 - IMD:-12dB 22.03 16-Nov-2009 D I Q G M
F6GNZ 10114.4 TX3A QSX 10116.22 Thanks! 22.02 16-Nov-2009 D I Q G M
IK1HWG 432200.0 DG1KJG hi... test qso?? 22.01 16-Nov-2009 D I Q G M
N2KPB 14247.0 W2RFU CQ CQ 22.01 16-Nov-2009 D I Q G M
W3BGN 1822.9 G3MLO CQ 22.01 16-Nov-2009 D I Q G M
N5GE 18078.0 TG9AD 22.01 16-Nov-2009 D I Q G M
SP9HAX 7075.0 9G5TT TNX QSO 22.00 16-Nov-2009 D I Q G M
ON5JY 10114.4 TX3A agn to late fr us !! 22.00 16-Nov-2009 D I Q G M
IK1UGX 7023.0 VKBN ciao Alan tks new qso with 100 22.00 16-Nov-2009 D I Q G M
HA0LG 10104.0 FG/F6AUS cq up sri call 22.00 16-Nov-2009 D I Q G M
K1TL 10111.0 C91LW Bad QRG...dig QRM 21.59 16-Nov-2009 D I Q G M
I5NQK 7035.6 IY1Y marconi nobel award 21.59 16-Nov-2009 D I Q G M
SW6KRW 144365.0 OM3BC KM09KP:MS:JN98VG tnx qso 420/6 21.58 16-Nov-2009 D I Q G M
JA3BCC-7 7012.8 LZ3FN up tks 21.58 16-Nov-2009 D I Q G M
WB8BPU 10121.7 VK6AU Gud sigs into MD 21.58 16-Nov-2009 D I Q G M
TA2AD 144367.0 OK1UGA KN51VL:MS:JO80CF 21.58 16-Nov-2009 D I Q G M
JA7GYP-7 14014.0 FM5LD 21.58 16-Nov-2009 D I Q G M
OK1TEH 144370.0 OK1KF spatny cas +1,4sec 21.58 16-Nov-2009 D I Q G M
JH3EDG-7 7074.9 9G5TT up5 now ja by # 21.58 16-Nov-2009 D I Q G M
LU2VC 21069.9 W1ATV BPSK31 via real touch with you 21.57 16-Nov-2009 D I Q G M
TI8II 7016.0 VP2V/DL7VOG Tnx Gerd Loud 21.57 16-Nov-2009 D I Q G M
N2RJ 10114.4 TX3A Easier than 40, longpath 21.56 16-Nov-2009 D I Q G M
YU7BH 7016.4 VP2V/DL7VOG 21.56 16-Nov-2009 D I Q G M
W3JK 7163.0 TZ6JA Thanks 21.56 16-Nov-2009 D I Q G M
HA0LG 10104.0 FG/F5AUS cq up 21.56 16-Nov-2009 D I Q G M
IK0YUJ 7075.0 9G5TT up 5 for ja stations 21.56 16-Nov-2009 D I Q G M
DL6SRD 7019.0 VP2V/DL7VOG Gerd cqn vy gd sigs 21.55 16-Nov-2009 D I Q G M
PA0DX 1840.0 DL6CO cq BPSK31 - IMD:-20dB 21.55 16-Nov-2009 D I Q G M
IZ0HPX 7075.0 9G5TT Up5 Tnx 21.49 16-Nov-2009 D I Q G
Ce nombre ne signifie pas grand chose car il suffirait que la densité de radioamateurs à l'écoute soit plus importante et mieux répartie pour que le nombre d'ouvertures identifiées soit multiplié par 2 ou par 10.
Les ondes VHF de 30 MHZ à 300 MHz cependant ne pénètrent pas l'élément liquide, les sous-marins disposent donc d'antennes filaire remorquées.
Les ondes VLF de 3KHz à30 KHz peuvent cependant être reçues à quelques mètres d'immersion.
Les ondes VHF sont sensibles aux aurores et aux traînées d'ionisation des météores.
Il faut donc monter en fréquence pour s'abstraire de ces problèmes.
Le Soleil ou les orages pouvent aussi brouiller les communications spatiales et plus on monte en fréquence plus on enregistre un bruit de fond qui est en fait lié au rayonnement gamma émis par les sources galactiques et extragalactiques.
Plus on monte en fréquence et en-dehors des raies d'émissions gammas moins le Soleil à d'influence sur la propagation des ondes.
A côté de ces problèmes de propagation et de bruit, on constate également qu'en utilisant les bandes SHF de 2.9 à 30 GHz plutôt que les HF de 3 MHz a 30 MHz pour les liaisons vers l'espace, non seulement le niveau de bruit et de parasites y est beaucoup plus faible, mais à ces longueurs d'ondes centimétriques on peut mettre en oeuvre des antennes très directionnelles et utiliser de larges bandes passantes pour des transmissions à haut débit.
LA BANDE X
Pour les communications spatiales les principales bandes de fréquences que nous pouvons utiliser sont les micro-ondes, et particulièrement les bandes S, X et K aux alentours du GHz, ce qui représente une longueur d'onde de quelques dizaines de centimètres au maximum.
Au-delà de 20 GHz (SHF) environ d'autres problèmes surgissent comme l'absorption atmosphérique provoquée par les nuages et la pluie.
La bande S aux alentours de 2 GHz (SHF)est avant tout utilisée par les bâtiments naviguant en mer .
Les radars de bord, pour la radiolocalisation et la radionavigation) ainsi que par les GSM, les réseaux de télécommunication Inmarsat et DCS.
La bande X est la bande de fréquences favorite pour de nombreuses applications commerciales et scientifiques .
Petites et grandes paraboles accordées entre 10.7 et 20 GHz sont utilisées par la TV par satellite, en géodésie .
Pour les applications océanographiques TOPEX), en météorologie , les radar polarimétriques, similaires au lidar) ou en radioastronomie .
Pour étudier le ciel profond comme les jets émis par les quasars.
Enfin, quelques radioamateurs expérimentés n'hésitent pas à utiliser ces hautes fréquences pour les activités Moon Bounce (EME) ou pour communiquer par satellite .
A première vue, beaucoup d'applications dans la bande X fonctionnent par satellite.
En effet, à quelques GHz la propagation des ondes ne fonctionne pas exactement comme les grandes ondes (AM) ou même comme les ondes décamétriques ou VHF et UHF.
En raison des courtes longueurs d'ondes utilisées, les signaux sont rapidement bloqués par les obstacles habituels comme les bâtiments ou les montagnes.
Ils sont également réfléchis par les nuages d'ionisation (les aurores, les traînées de météore) et par les particules en suspension dans l'air (la poussière, la pluie, la neige, la grêle).
Les antennes utilisées dans la bande X sont donc avant tout dirigées vers l'espace, vers les satellites artificiels, vers la Lune et vers les objets du ciel profond, y compris en émission pour étudier le sol ou le sous-sol terrestre ainsi que pour communiquer avec les satellites.
Le plus souvent les professionnels ont quelque peu upgradé cet équipement pour les télécommunications spatiales en le portant à quelques kilowatts de puissance et en utilisant des antennes paraboliques de plusieurs mètres de diamètre.
Aujourd'hui la bande X permet aux astronomes d'effectuer des mesures très précises sur des objets très éloignés, dont la distance peut dépasser des dizaines de millions de kilomètres dans le cas des planètes.
De telles antennes sont également capables de recevoir les données des sondes spatiales voyageant aux limites du système solaire dans le cas des sondes Pioneer et Voyager, aujourd'hui pratiquement hors du système solaire, ou carrément des objets du ciel profond lorsqu'ils analysent le rayonnement des quasars situés à plusieurs milliards d'années-lumière...
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