Дальность радиосвязи, зависит от условий прохождения радиоволн, а также от эффективности передающей и приемной антенн, мощности передатчика и чувствительности приемника. Короткие волны, имеют одну замечательную способность- отражаться от ионосферы. Подобно тому, как брошенный под углом к горизонту мячик, отразившись от потолка, упадет снова на землю под тем же углом. Роль потолка, в нашем случае, играют слои. За счет этого, на коротких волнах возможна радиосвязь, практически с любой точкой земного шара. Для каждого слоя есть своя критическая частота. Это такая частота, которая будучи послана вертикально верх, отразившись возвращается на Землю. Частота выше критической, покидает пределы Земли и уходит в космос. Критическая частота зависит от времени суток. В дневное время она выше, и понижается ночью. Чем выше слой, больше ионизация, тем выше критическая частота.

На нашем светиле, периодически случаются магнитные вспышки, выбросы огромной энергии рентгеновского излучения. Это, воздействуя на ионосферу Земли, очень сильно ионизирует все слои, но также и ненужный, бесполезный слой D, который очень сильно нарушает связь, чрезвычайно сильно поглощая радиоволны. Такие магнитные вспышки на Солнце бывают особенно часто в годы максимумов активности. В годы минимумов - они очень редки.   

Общеизвестно, что ионосфера Земли, состоит из различных ионизированных слоев : D, E, F1, F2, которые условно показаны на рисунке 1.

                                     Рис.1

На состояние этих слоев, а следовательно на их отражающие свойства, оказывает сильное влияние активность Солнца. Чем выше активность светила, тем выше степень ионизации слоев. Активность Солнца чередуется – от минимума к максимуму и наоборот. Период полного цикла от максимума до максимума активности, равен примерно 11 годам. Очередной максимум Солнца был в 2001 году, следовательно минимум активности будет примерно в 2007 году, а новый максимум- в 2012. Ионизация слоев происходит только тогда, когда на них падают лучи Солнца. В ночное время происходит постепенное уменьшение ионизации. Внешний слой F2, имеет максимальную ионизацию, поскольку расположен выше других слоев, ближе всех к Солнцу. Следовательно этот слой самый долгоживущий. Даже в ночное время, остаточная ионизация позволяет ему отражать волны. Причем это особенно справедливо в годы максимумов активности светила. Далее, с понижением высоты, ионизация следующих слоев понижается, а следовательно, эти слои менее долгоживущие, и в ночное время они либо значительно снижают ионизацию( в годы максимума активности светила), либо полностью исчезают( в годы минимума активности)

Самый нижний слой D, существует, в основном, только в дневное время в годы минимума солнечной активности, поскольку низкая ионизация в дневное время, недостаточна для долгой жизни слоя в ночное время. В годы высокой солнечной активности, слой D существует еще и большую часть ночного времени суток, вплоть до восхода Солнца. Это объясняется тем, что степень ионизации в дневное время настолько высока, что ее хватает для существования этого слоя и в ночное время суток. В годы, когда солнечная активность низкая, а следовательно, и уровень ионизации этого слоя не очень высок, слой D исчезает вскоре после захода, и появляется вновь после рассвета. Этот слой очень сильно поглощает волны КВ диапазона, и особенно низкочастотной его части(1,8 – 3,5 и 7 МГц).

На Рис.2 показано ионосферное прохождение в дневное время для частот 7 Мгц и ниже.

                             Рис.2

 Из этого рисунка видно, что, если угол излучения антенны небольшой, вся энергия волны, достигнув слоя D, поглотится в нем и отражения волны к Земле не произойдет(показано пунктиром). При угле a , больше критического, волна, пройдя сквозь слой D, достигнет более высокого слоя E, и отразится к Земле. Это означает, что в дневное время, связь на дальние расстояния, к примеру, с антенной типа GP, будет проблематичной, ввиду ее малых углов излучения, а значит, и полным поглощением волн в слое D. Если угол излучения увеличить еще, то также произойдет отражение, но в этом случае, угол будет не оптимальным, поскольку скачок волны(расстояние от точки излучения волны до точки ее приземления будет существенно меньше, чем для оптимального угла a .

На Рис.3 представлено ионосферное прохождение в ночное время, в годы минимума активности, для НЧ диапазонов.

                    Рис.3

В годы масимума активности Солнца, в ночное время будет ситуация, показанная на рисунке 2.

В случае А, вертикально излученные волны, возвращаются к Земле, и это означает , что частота - ниже критической. В случае В, либо угол излучения слишком высокий, либо частота волны слишком высокая. Отражения не просходит и волна уходит либо к следующему слою, либо в пространство. В случае С, угол излучения максимально высокий, критический, и при этом волна начинает отражаться от слоя Е. Если слой D, для частот от 14 МГц и выше , представляет из себя преодолимую преграду с большим затуханием, то для частот 7 и ниже МГц, это непреодолимая преграда, при оптимальных углах излучения. Этот слой можно преодолеть, если увеличить угол излучения больше критического, для того, чтобы волна ушла к слою Е, как это показано в случае В на рисунке 3, но в этом случае, зона скачка будет меньше, чем для оптимального угла и потребуется больше переотражений от слоя E, что увеличит общее затухание сигнала на всей трассе. Но уж лучше больше отражений, но зато возможность провести связь, нежели более низкие углы, без всяких шансов на контакт. Именно этим объясняются оптимальные углы излучения на НЧ диапазонах, которые в годы максимумов активности будут несколько выше, чем в годы минимумов активности. Следует либо изменять эти углы излучения антенны раз в 6 лет, либо установить их оптимальными для условий максимумов активности Солнца. Тогда они будут работать как в года минимума, так и максимума активности светила, т.е такие углы будут универсальными. Подробнее, оптимальные углы, и их значения, будут рассмотрены в следующей статье.

Слой D, очень мешает радиосвязи, поскольку создает повышенное поглощение волн. Он особенно сильно ионизирован в полярных районах Земли, поэтому из этих районов особенно тяжело проводить связи, т.к. волны испытывают сильное поглощение, преодолевая слой D. Также, если трасса связи проходит через полярные районы, где почти всегда существует слой D, сигнал будет затухать значительно больше, т.к. при каждом скачке волны, она будет проходить через слой D, а значить дополнительно затухать. Почему именно полярные районы поглощают волны больше чем другие? Это происходит потому, что ионизация ионосферы максимальна на полюсах нашей планеты. Вот почему, во время солнечных вспышек, магнитных бурь, мы можем визульно наблюдать возмущение ионосферы в виде полярных сияний. Это очень красивое зрелище, но очень вредно для радиосвязи. В этих случаях, появляется очень сильно ионизированный слой D, который чрезвычайно сильно поглощает волны КВ диапазонов. Ионизация ионосферы в полярных зонах становится настолько высокой, что слой D появляется даже в менее высокоширотных районах, и последствия магнитной бури могут ощущаться даже на широтах Воронежа и Ростова на Дону. В более южных районах, как правило, магнитные бури не ощущаются, поскольку слой D, начиная с полюса, не может достичь южных широт. В этих случаях, связи, если трасса проходит через полярную зону, становятся либо затруднительными, либо вовсе невозможными. В таких случаях, для того, чтобы осуществить связь, проходящую через полярные широты, как уже упоминалось, надо увеличить угол излучения, для преодоления слоя D, как показано на рисунке 2(угол a ). При этом снизиться длина скачка, но это позволит преодолеть слой D, и перейти на более высокий слой Е. Именно поэтому, на трассах, проходящих через авроральные зоны, северные широты, оптимальный угол излучения антенны будет выше, чем для трасс, проходящих через южные широты.

Наиболее интересно ионосферное прохождение на НЧ диапазонах в предрассветное и предзакатное время суток. На Рис.4 изображена схема такого прохождения.

                                Рис.4

На освещенной стороне Земли, т.е. в дневное время, на НЧ диапазонах, возможна связь с отражением от слоя D, например между точками 5 и 6. На западной, ночной стороне Земли, возможна обычная связь(точки 3 и 4), с отражением от слоя Е.  Теперь рассмотрим точку 1, которая находится в пограничной зоне(граница дня и ночи). Слой D, только начинает ионизироваться, появляться под влиянием солнечных лучей, падающих по касательной к Земле, и он еще очень незначительно поглощает волны, т.к. его ионизация еще не очень высока, но он способен, преломлять волны, которые, изменив путь в слое D, продолжают свой путь к слою Е. Слой Е, имеет максимальную высоту (H2>H1) над Землей, в точке, которой соответствует середина темного времени суток, т.е полночь. Волна, достигнув слоя Е, отражается к Земле, поэтому сигнал из точки 1, можно, в этом случае, ожидать в точке 2. Это расстояние, значительно превышает расстояние между точками 3 и 4. Этот рисунок, наглядно показывает, что для DX связей, наиболее подходящее время - граница дня и ночи и наоборот.

Из всего сказанного, можно сделать вывод, насколько важно радиолюбителю знать величину оптимальных углов излучения антенны на НЧ диапазонах. Почему только на НЧ? Потому, что волны более высоких частот, имеющие большую энергию, свободно преодолевают слой D под любыми углами. Поэтому для ВЧ дипазонов, этот аспект не так актуален, как для низких частот.