مثير للإعجاب

مؤشرات الطاقة الشمسية: مؤشر التدفق الشمسي AK Kp

مؤشرات الطاقة الشمسية: مؤشر التدفق الشمسي AK Kp

عندما تنتقل الموجات الكهرومغناطيسية ، وفي هذه الحالة ، إشارات الراديو تتفاعل مع الأشياء والوسائط التي تنتقل فيها. أثناء القيام بذلك ، يمكن أن تنعكس إشارات الراديو أو تنكسر أو تنحرف. تتسبب هذه التفاعلات في تغيير اتجاه الإشارات الراديوية والوصول إلى مناطق لن تكون ممكنة إذا انتقلت الإشارات اللاسلكية في خط مباشر.

من المعروف أن الانتشار الراديوي للغلاف الأيوني متغير. ومع ذلك ، فإن التنبؤ بالانتشار الراديوي ضروري للعديد من التطبيقات. على سبيل المثال بالنسبة للبث وكذلك لمستخدمي روابط الاتصالات اللاسلكية ثنائية الاتجاه التي تستخدم نطاقات التردد العالي بالإضافة إلى الاتصالات اللاسلكية المتنقلة والاتصالات اللاسلكية البحرية والعديد من مستخدمي الراديو من نقطة إلى أخرى ، فإن معرفة أنماط الانتشار التي ستكون في الوجود في وقت معين يكاد يكون أساسيا. وبهذه الطريقة ، يمكن لمستخدمي الاتصالات الراديوية الذين يحتاجون إلى الانتشار عبر الأيونوسفير اختيار أفضل الأوقات والترددات لتأسيس اتصالاتهم اللاسلكية.

التنبؤ بالانتشار الراديوي

هناك العديد من المؤشرات التي تمكن من التنبؤ بظروف الانتشار الراديوي HF. ومع ذلك ، فإن مؤشرات مستوى الإشعاع الشمسي والنشاط المغنطيسي الأرضي هي التي تعطي أفضل الدلائل للحالة المحتملة لظروف انتشار الاتصالات الراديوية عبر طبقة الأيونوسفير. مؤشرات الطاقة الشمسية الرئيسية هي التدفق الشمسي والمؤشرات المغنطيسية الأرضية المعروفة باسم مؤشرات A و K. باستخدام هذه ، من الممكن استنتاج الظروف التي قد تكون عليها يدويًا. ومع ذلك ، هناك العديد من مجموعات برمجيات التنبؤ بالانتشار الراديوي المتوفرة. تأخذ هذه المؤشرات المختلفة في الاعتبار إلى جانب الموقع على الكرة الأرضية ، والوقت من اليوم ، والموسم ، والموقع في دورة البقع الشمسية.

التدفق الشمسي

يُعرف أحد المؤشرات الرئيسية للنشاط الشمسي المستخدم في التنبؤ بالانتشار الراديوي بالتدفق الشمسي وله تأثير كبير على ظروف انتشار الاتصالات الراديوية. يوفر مؤشرا على مستوى الإشعاع الذي يتم تلقيه من الشمس. يُقاس مؤشر الطاقة الشمسية هذا من خلال الكشف عن مستوى الضوضاء الراديوية المنبعثة عند تردد 2800 ميجاهرتز (10.7 سم). تم اقتباس المؤشر من حيث وحدات التدفق الشمسي (SFU). تحتوي SFU على الوحدات 10-22 واتس لكل متر2 لكل هرتز.

يختلف مستوى الإشعاع الشمسي حول العالم. حتى عندما يتم تطبيق عوامل التصحيح ، فليس من السهل أن تكون قادرًا على توفير سلسلة مترابطة من الأرقام. للتغلب على هذا ، يتم أخذ المعيار على أنه القراءة من مرصد راديو Penticton في كولومبيا البريطانية ، كندا. وبالتالي فإن هذه الأرقام ذات أهمية كبيرة للتنبؤ بالانتشار الراديوي في الغلاف الجوي المتأين.

يتناسب مستوى الإشعاع المؤين الذي يتم تلقيه من الشمس تقريبًا مع التدفق الشمسي. توجد علاقة إحصائية بدلاً من علاقة مباشرة لأن مستوى الضوضاء الراديوية المستقبلة عند 2800 ميجاهرتز أقل بمليون مرة تقريبًا من مستوى الإشعاع الذي ينتج التأين في الأيونوسفير. ومع ذلك ، يوفر التدفق الشمسي تقديرًا تقريبيًا جيدًا من الدرجة الأولى ، لا سيما بالنسبة للمنطقة F المسؤولة عن معظم انتشار الاتصالات الراديوية في الغلاف الجوي المتأين لمسافات طويلة. أفضل ارتباط هو مع مستويات Smoothed Sunspot Number (SSN).

من الممكن ربط عدد البقع الشمسية اليومية بالتدفق الشمسي. يتوفر عدد من المعادلات ، لكن المعادلة الواردة أدناه واضحة ومباشرة بما يكفي لمعظم الأغراض:

سالأصFلشx(سFيو)=73.4+0.62ر

حيث R هي البقعة الشمسية اليومية أو رقم الذئب.

تشير المعادلة الأكثر دقة ، على الرغم من كونها أكثر تعقيدًا ، إلى أن العلاقة بين القيمتين ليست خطية تمامًا.

سالأصFلشx(سFيو)=63.7+0.728ر+0.00089ر2

تختلف قيم التدفق الشمسي على نطاق واسع. في أدنى مستوياتها (عادةً خلال فترات الحد الأدنى للبقع الشمسية) قد تكون منخفضة تصل إلى 50 ولكنها ترتفع إلى قيم قصوى تبلغ حوالي 300 (حول أوقات الحد الأقصى للبقع الشمسية).

حيث أن قيم التدفق الشمسي توفر مؤشرا على مستوى التأين في طبقة الأيونوسفير. وهذا بدوره يعطي إشارة إلى الحد الأقصى للتردد القابل للاستخدام (MUF) للاتصالات اللاسلكية. تشير القيم المنخفضة لـ Solar Flux إلى أن أرقام MUF قد تكون منخفضة. تشير القيم العالية لـ Solar Flux إلى أن MUF قد يكون أعلى. يجب أن نتذكر أنه يجب أن يكون هناك عدة أيام متتالية من الإشعاع الشمسي العالي المستمر مع عدم وجود اضطرابات شمسية بالنسبة للترددات الترددية العالية MUF للاتصالات اللاسلكية ذات النطاق العالي التردد.

المؤشرات الجيومغناطيسية

بصرف النظر عن التدفق الشمسي ، هناك تأثير مهم آخر على طبقة الأيونوسفير وبالتالي التنبؤ بالانتشار الراديوي وهو مستوى النشاط المغنطيسي الأرضي. في حين أن النشاط المغنطيسي الأرضي هو مقياس لحالة المجال المغناطيسي للأرض ، فإن هذا بدوره يتأثر بالشمس. للإشارة إلى حالة النشاط الجيومغناطيسي ، هناك نوعان من المؤشرات المستخدمة مرتبطة ببعضها البعض:

  • مؤشر K.
  • فهرس

على الرغم من اختلاف هذين المؤشرين ، فإن كلا المؤشرين يعطيان مؤشرات على شدة التقلبات المغناطيسية ، وبالتالي مستوى الاضطراب في الأيونوسفير.

مؤشر K

المؤشر K هو قياس كل ثلاث ساعات لتغير المجال المغناطيسي للأرض مقارنة بظروف "اليوم الهادئ". يتم القياس باستخدام مقياس المغناطيسية. يشير هذا إلى تباين التدفق المغناطيسي في nanoTeslas. ثم يتم تحويل هذه القراءة إلى مؤشر K. العلاقة شبه لوغاريتمية ، أي متناسبة تقريبًا بشكل مباشر على مقياس لوغاريتمي ..

يتم قياس مؤشر K في العديد من الأماكن المختلفة حول العالم. يختلف المجال المغناطيسي حول العالم ، وبالتالي يتم إنشاء قيمة مختلفة لمؤشر K في كل محطة قياس. نظرًا لحقيقة أن المجال المغناطيسي يختلف بطرق مختلفة حول العالم اعتمادًا على الطريقة التي يتأثر بها الغلاف المغناطيسي ، لا يمكن وجود علاقة بسيطة بين محطة واحدة ومؤشر K عالمي. بدلاً من ذلك ، يتم حساب متوسط ​​مؤشرات K الفردية حول العالم لإعطاء ما يسمى مؤشر Kp أو مؤشر K الكوكبي.

مؤشر Kp

يحتوي مؤشر الكواكب أو مؤشر Kp على قيم تتراوح بين 0 و 9. وتعطي قيم مؤشر kp مؤشرًا جيدًا على النشاط المغنطيسي الأرضي: تشير القيم بين 0 و 1 إلى الظروف المغناطيسية الهادئة ولن تؤدي فعليًا إلى أي تدهور في الاتصالات اللاسلكية للنطاق العالي التردد الظروف. توفر قيم مؤشر kp بين 2 و 4 مؤشراً على الظروف المغناطيسية غير المستقرة التي تشير إلى احتمال حدوث بعض الانحطاط في نطاقات HF للاتصالات اللاسلكية. تشير القيمة 5 إلى عاصفة بسيطة و 6 تشير إلى عاصفة أكبر. تشير القيم حتى 9 إلى تدهور مطرد في الظروف حيث تمثل 9 عاصفة كبرى من المحتمل أن تؤدي إلى تعتيم في انتشار الأيونوسفير HF لعدة ساعات.

فهرس

الفهرس A هو مقياس خطي لحقل الأرض. نتيجة لذلك ، تمتد قيمها على نطاق أوسع بكثير. يتم اشتقاقه من مؤشر K عن طريق قياسه لإعطاء قيمة خطية تسمى الفهرس "a". ثم يتم حساب متوسط ​​هذا على مدار فترة اليوم لإعطاء المؤشر A. مثل مؤشر K ، يتم حساب متوسط ​​القيم حول العالم لإعطاء مؤشر Ap الكوكبي.

تتراوح قيم المؤشر A حتى 100 أثناء عاصفة وقد ترتفع حتى 400 في عاصفة مغنطيسية أرضية شديدة.

علاقة فهرس و Kp

على الرغم من أن الفهرس A و K قيم مختلفة ، فمن الممكن ربط هذه المؤشرات معًا. ويرد ملخص لهذه العلاقة في الجدول أدناه.

العلاقة بين مؤشر Kp والفهرس
فهرس Apمؤشر Kpوصف
00هادئ
41هادئ
72غير مستقر
153غير مستقر
274نشيط
485عاصفة طفيفة
806عاصفة كبرى
1327عاصفة شديدة
2088عاصفة شديدة جدا
4009عاصفة شديدة جدا

ترتبط العواصف المغنطيسية الأرضية والعواصف الأيونوسفيرية ارتباطًا وثيقًا. ومع ذلك فهي تأثيرات منفصلة. وتتعلق العواصف المغنطيسية الأرضية باضطرابات المجال المغناطيسي للأرض ، وتتعلق العواصف الأيونوسفيرية باضطرابات طبقة الأيونوسفير. ومع ذلك ، فقد وجد أن العواصف المغنطيسية الأرضية غالبًا ما تؤدي إلى عواصف أيونوسفيرية ، ولكن ليس في كل مناسبة.

تفسير الأرقام

أسهل طريقة لاستخدام هذه الأرقام للتنبؤ بالانتشار الراديوي هي إدخالها في برمجيات التنبؤ بالانتشار الراديوي. سيوفر هذا التنبؤ الأكثر دقة لما قد يحدث. ستأخذ هذه البرامج في الاعتبار عوامل مثل مسارات الإشارات لأن بعضها سيعبر القطبين وسيكونون أكثر تأثرًا بالعواصف التي ستمر عبر خط الاستواء.

ومع ذلك ، لا يزال من الممكن الحصول على نظرة ثاقبة حول ما تعنيه الأرقام من حيث الانتشار الراديوي لجميع أشكال الاتصالات الراديوية باستخدام الانتشار الأيوني فقط من خلال تقييمها عقليًا. من الواضح أن هناك حاجة إلى مستويات عالية من التدفق الشمسي لانتشار الاتصالات الراديوية بشكل جيد. بشكل عام ، كلما زاد التدفق كلما كانت الظروف أفضل. ومع ذلك ، يجب الحفاظ على المستويات لعدة أيام. بهذه الطريقة سوف يتراكم المستوى العام للتأين في طبقة F2. عادةً ما تضمن القيم البالغة 150 وأكثر ظروف انتشار جيدة على الموجات الديكامترية ، على الرغم من أن المستويات 200 وأكثر ستضمن أنها في ذروتها. وبهذه الطريقة سيرتفع الحد الأقصى للترددات القابلة للاستخدام ، مما يوفر ظروفًا جيدة للاتصالات اللاسلكية بنطاق التردد العالي.

مستوى النشاط المغنطيسي الأرضي له تأثير سلبي ، مما يقلل من الحد الأقصى للترددات القابلة للاستخدام. كلما ارتفع مستوى النشاط ، وبالتالي كلما ارتفع مؤشرا Ap و Kp ، زاد الاكتئاب في MUFs. سوف يعتمد المقدار الفعلي للاكتئاب ليس فقط على شدة العاصفة ، ولكن أيضًا على مدتها.

يعد فهم المؤشرات الشمسية مفيدًا للغاية عند استخدام الاتصالات الراديوية عالية التردد ، سواء كانت اتصالات لاسلكية ثنائية الاتجاه أو اتصالات لاسلكية متنقلة أو بث إذاعي أو أي شكل من أشكال الاتصالات اللاسلكية من نقطة إلى نقطة باستخدام انتشار الأيونوسفير أو التردد العالي. يساعد في التنبؤ بالانتشار الراديوي ويسمح بإجراء تقييم سريع لإمكانية انقطاع الاتصالات. كما أن وجود فهم عام يتيح ملاحظة وتصحيح أي أخطاء في إدخال البيانات في البرامج بسرعة. وبهذه الطريقة يمكن الحصول على أفضل ما يمكن من معدات الاتصالات اللاسلكية وأكثر الاتصالات موثوقية.


شاهد الفيديو: كم عدد الواح الطاقة الشمسية التي يمكن تركيبها في انفرتر فولترونيك هايبرد (قد 2021).