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革命电波和太阳黑子

时间:2017-7-28 5:52:00 浏览次数:114

您可能不会忘记电影《永不消逝的电波》里这样的镜头:1938年,李侠(中共地下工作者李白同志的化身)从上海的阁楼向延安发报。1948年冬天,李侠又在上海阁楼上向中央的电台发出国民党的江防计划。根据有关史料,李白同志使用的电台功率不过几瓦,天线无非是一圈挂在阁楼内的电线,一小段甩到窗外。如此简陋的设备和天线,怎么能和远在千里之外远的革命根据地沟通联络?

    说起来,革命电波从上海顺利到达根据地,是和太阳黑子分不开的。

    地球周围的大气层在重力的作用下,各种气体以不同密度分布在不同的高度。气体分子本来不导电,除了对极高频率的无线电波有衰减外,对电波的传播没有什么明显的影响。

    太阳是一个炽热的气化了的球体,它发出除了使我们感到温暖的红外线、使我们感到光明的可见光线,还有能灼伤我们皮肤的紫外线和其它一些射线。

    紫外线等射线具有较强能量,在穿透大气外层时能够使某些气体分子发生电离,即它的能量使得气体分子中的电子摆脱原子核引力的束缚,形成带负电荷的游离电子(负离子),缺失了电子而带有正电荷的原子的剩余部分则成为游离的正离子。这些被电离了的气体层叫做电离层。

    当地面发出的无线电波遇到电离层时,被游离了的正、负离子在高频电磁场的激励下发生振荡运动,相当于产生了电流。这个感生的高频电流象发射天线中的高频电流一样,又产生出高频电磁波,射向地面。从宏观看,好象入射无线电波的一部分被电离层反射了回来。只有短波波段(或称高频频段或HF频段)的无线电波才能较好地被电离层反射。有了电离层的反射,HF电波的作用距离可以不受因地面吸收电波而造成的限制,它可以经过电离层与地面之间的一次或多次反射,到达很远的地方。根据不同的工作频率和传播条件,从地面到电离层、再返回地面的一次跨越的实用距离大约在百公里到三千公里左右。正因为有了电离层的反射,短波通信电台和广播电台才可能实现洲际服务。

    但是,太阳紫外线等射线照到大气圈的强度是随着昼夜和季节而变化的,白天、夏季射线强,有利于形成能够反射较高频率的HF电波的足够浓的电离层F。但是到了晚上或者冬天,射线消失或者变弱,原来被电离的气体逐渐中和,较高频率的HF段通信就不能进行,只能改用较低的频率。而白天因为射线太强,在较低的大气层形成了在反射之前就把低频段HF电波的能量消耗掉的另一个电离层D,使得白天不能用较低的HF频率。所以无论是通信还是广播,短波电台必须依据昼夜和季节不断变换频率。

    除此之外,电离层的活动与太阳黑子活动有重大关系。太阳表面有一些相对温度较低、看起来较暗的区域,叫做太阳黑子。黑子数量的多少、面积的大小和互相位置总在不断变化。当黑子比较多、大的时候,在黑子周围会伴随出现一些相对温度较高、看起来发亮的区域,叫做太阳耀斑。太阳耀斑发出大量射线,能显著加强电离层的浓度。

    太阳黑子的活跃程度从统计资料看大约每717年一个周期,平均每10.7年为一周期。无线电技术中把1760年左右的太阳黑子活动高潮算作“第一周期”。在太阳黑子活动的高潮期间,电离层总的讲来有利于HF段电波的传播,比较容易用很小的功率连通数千公里以外、甚至地球另一面的电台。笔者曾在1989年左右的太阳黑子活动第22周期的高峰期为BY1PK业余电台做小功率发报机套件的试验,用4瓦的小功率和长度仅为3的室内天线,连通了芬兰、澳大利亚、前苏联、日本等业余电台,并与台北的业余电台实现了海峡两岸的直接通信。而当太阳黑子活动曲线的低谷到来,电离层就没有足以很好反射电波的浓度,短波无线电通信的效果就会大收影响,即使是几十千瓦量级的强力洲际广播,有时收听效果也许还不如黑子高潮时的几十瓦小电台。

    如果我们看一下附图所示的太阳黑子活动曲线,并与李白同志秘密电台的活动做一个时间上的比较。就不难发现1938年正处于第17周期的高潮,到李白同志1941年第一次被捕为止,这段时间正好处于第17周期的下行期间,电波传播条件好。1944年是17周期以后的谷底,可以推测,1942年到1946年这段时间上海和延安之间的电波传播条件会比较困难,而1941年后的这段时期正好是有关史料所说的李白同志在敌人监视下开糖果铺,电台没有工作。1944年以后黑子活动开始上行,李白同志又恰好于1946年重开电台,恢复向中央发报。1948年左右太阳黑子活动达到第18周期的高峰,正好有利于解放战争前后方之间的无线电联络。无论是否巧合,从无线电技术的角度看,李白同志的革命电波和太阳黑子之间确实有着密切的关系。

    热衷于远距离联络的业余无线电爱好者为了把握联络的时机,一般都很关心电波传播预报,各国业余无线电协会的会刊每月都刊登本国与世界各主要城市之间的预报曲线,什么日子的什么时间电波可以开通,什么时候不能开通,可用的频率范围是什么,一目了然。有的爱好者还在自己的电脑上运行预报程序。这些预报都建立在对太阳射线的观测基础上。由于到达地面的紫外线和其它射线已经被大气层阻挡了很多,在人造卫星上天之前人们无法测出大气层高处的情况,因此过去使用天文观察的方法,按照一定算法折算出黑子数目,作为预报的原始资料。后来发现2800MHz频率上的太阳噪声与太阳黑子数目有着良好的线性相关,所以现在也用2800MHz太阳噪声的数据作为预报基础。此外地球的磁场活动也是预报的原始数据之一。

    当然,电波传播预报和天气预报一样,因素很复杂,除了太阳黑子活动11年左右的周期、联络双方的位置、季节、时间外,还受太阳27天自转周期、由太阳抛出的粒子构成的太阳风、耀斑突然爆发所抛出的大量带电子和质子的影响,现在长期预报的准确度还不高,在这方面还有许多奥秘有待于人类去探索掌握。

    目前太阳黑子活动第23周期刚刚从高峰开始下行,业余无线电爱好者用小功率实现洲际远距离通信还有两、三年黄金时节。对多数人讲来,一生只能经历有限的几个周期。时不可失,机不再来。错过机会就得等“下一班”太阳黑子了。    【旧凡】

转摘自中国无线电运动协会


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