IV3ONZ's Ham Radio Blog: DX via Troposfera

L'atmosfera dove respiriamo

La troposfera è lo strato d'aria dell'atmosfera situato tra il suolo terrestre ed un'altezza che, alle nostre latitudini geografiche, arriva circa sino a 11 km di quota.

All'Equatore si estende fino a 18 km, ai poli arriva a 6; l'altezza non è quindi uguale a tutte le latitudini.

Nella troposfera avvengono tutti i fenomeni meteorologici che noi percepiamo direttamente, come vento, pioggia, fulmini, grandine, neve, bel tempo.

La temperatura media è attorno ai 20 °C. Essa decresce con l'aumentare della quota, in teoria, quando l'aria è mescolata in modo uniforme. L'umidità relativa dell'aria dovrebbe fare lo stesso. Dove la temperatura raggiunge quello che si chiama punto di rugiada (dew point) si formano le nuvole.

L'inversione termica

Nella realtà però questo non avviene, a causa della stratificazione delle masse d'aria, specialmente quando siamo in presenza di alte pressioni anche estese, caratterizzate normalmente da bel tempo e calma di vento.

In questi casi, l'aria si stratifica in aree più calde, secche e leggere poste sopra ad aria fredda ed umida, quindi più pesante. Tra le due masse d'aria la temperatura e l'umidità cambiano bruscamente creando il fenomeno dell'inversione di temperatura.

Nella zona di inversione di temperatura viene impedito il moto ascensionale delle correnti. Il fenomeno si verifica in modo particolare in autunno ed in inverno. In particolare, in inverno, si vedono i fumi dei camini che tendono a ridiscendere al suolo e la nebbia è spesso presente.

Propagazione via inversione termica

Quando i segnali radio colpiscono la zona di inversione, essi vengono rifratti verso la superficie terrestre. Si tratta dunque di un fenomeno molto simile al DX ionosferico.

Le portate per riflessione ottenibili dipendono dall'altezza dell'inversione e dall'angolo verticale d'irradiazione dei segnali. Le quote di inversione variano dai pochi centimetri agli 8 km.

Le inversioni termiche esplicano il loro effetto dai 20 fin oltre i 100 MHz; la polarizzazione dei segnali è sostanzialmente orizzontale con angoli di irraggiamento pressochè piatti.

E' sufficiente un'altezza delle antenne di 2 o 3 lunghezze d'onda; questo vuol dire, per la banda dei 2 m, circa 4...6 m.

Con le inversioni a quote maggiori, si otterrebbero teoricamente portate per salto singolo di circa 800 km. Nella pratica, un'inversione termica si può formare a qualsiasi altezza, quindi salti di 300 km sono la norma. Serve però una potenza di trasmissione bassa: stazioni QRP con antenne semplici, quali un dipolo con un elemento passivo, possono realizzare ottimi DX.

Un collegamento DX per inversione termica si riconosce da una lento QSB poco accentuato.

Propagazione via "duct" troposferico

Se l'inversione termica si fa molto estesa, soprattutto sopra i mari ed i grandi laghi, ci possono essere rifrazioni multiple dei segnali radio; la propagazione avviene per salto doppio o multiplo.

Questo perchè si viene a creare una sorta di guida d'onda tra la superficie terrestre e lo strato di inversione (duct).

Per poter funzionare, ci deve essere tra l'inversione e la superficie terrestre una altezza di almeno cinquanta volte la lunghezza d'onda impiegata, ovvero per i segnali a 144 MHz si parla di almeno 100 m.

Con il duct troposferico si possono superare distanze di 1000 km, non è tuttavia raro arrivare e superare anche 2000 km.

Il percorso del segnale è condizionato dalla presenza di turbolenze e dai salti multipli, quindi gran parte della potenza trasmessa viene dispersa. In questi casi sono necessarie antenne ad alto guadagno e particolare cura deve essere posta alla sensibilità del ricevitore.

Propagazione via "scatter" troposferico

Lo scatter troposferico (tropo-scatter) è generato da turbolenze al limite superiore della troposfera che provocano di continuo inversioni termiche.

Esso è possibile in qualsiasi momento della giornata. Servono comunque potenze elevate ed antenne ad alto guadagno e direttività. Si ottengono con questo modo di propagazione portate che arrivano fino a 300 km, occasionalmente fino a 500 e raramente raggiungono i 1000 km.

Le frequenze utilizzabili vanno dalla gamma dei 2 m a quella dei 70 cm. I segnali scatter sono riconoscibili da profonde evanescenze.

Altre forme di propagazione troposferica

Ci sono altre forme di propagazione troposferica, riconducibili tutte a fenomeni meteorologici e coinvolgenti le frequenze dai 30 MHz in su:

Rain scatter: la fitta pioggia (rain) sotto una nube temporalesca (come rovesci o downburst) funge da riflettore per le onde radio a frequenze UHF e superiori.

Hail scatter: è simile al rain scatter, ma è formato da grandine (hail).

Sleet scatter: qui è il nevischio (sleet) che riflette i segnali radio.

Lightning scatter: in teoria è possibile usare la ionizzazione dovuta ai fulmini (lightning) per riflettere i segnali radio.

Aircraft scatter: gli aerei (aircraft) in volo possono riflettere segnali dalle basse VHF in su. Sono note riflessioni pure per segnali al di sotto dei 30 MHz.

Conoscere la meteorologia per programmare un DX via troposfera

Per praticare il DX troposferico, bisogna essere a conoscenza di alcuni elementi di meteorologia. Da qui si accede al mio sito meteorologico, dove ottenere interessanti informazioni sul tempo in real time.

Ausili come le carte meteorologiche ed i bollettini MeteoMar possono costituire un validissimo orientamento. Anche la ricezione di stazioni televisive analogiche (TV-DX, ormai raro) e broadcasting in banda 87 - 108 MHz FM può indicare buone possibilità di DX.

Infine, con la ricezione dei satelliti polari APT (i vari NOAA), facilmente realizzabile con un PC ed un ricevitore VHF aeronautico o il classico dongle RTL-SDR, si ha la possibilità di formulare semplici previsioni meteorologiche; questi satelliti operano nella gamma 137... 138 MHz.