Dispense di Propagazione - Propagation Handouts

[IK7JWY]

Avevo scritto che non volevo dimostrare nulla, era solo un metodo pratico per me piu' comodo. Che la mappa di foF2 fatta con Proplab-Pro non si basi sui dati reali ma su un modello (IRI) e' un dato di fatto, ahimè, si e' oramai capito. Ne ho usato la mappa ionosferica, resa più o meno simile a quella del sito australiano, come contenuti, ma solo per fini "grafici".

Ne consegue che non vedo quali funzionalita' abbia Google Earth da integrare alle mappe fornite da SWS: il great circle te lo fai con un template, se mastichi un minimo di geometria l'errore e' ben inferiore all'errore di un dato probabilistico, che tutti sappiamo essere, almeno in un caso, mastodontico! SWS ha messo online un bellissimo tool, bellissimo come dati e con una grafica... consona all'errore sulla misura!

Si, ma vuoi mettere l'immediatezza di Google Earth nell'impostare una qualsiasi tratta e nel tracciare dei cerchi di qualsivoglia raggio senza dover cambiare occhiali ?
La limitazione e' che pare non esista la possibilita' di importare in Google Earth la mappa foF2 ricavata dalle misure delle ionosonde. Cercando in rete ho visto che c'era un progetto della NASA chiamato 4D-Ionosphere, che consentiva, appunto, di visualizzare direttamente con Google Earth le condizioni reali della ionosfera. Da quanto leggo nell'articolo linkato, il sistema veniva alimentato da misure fatte da satelliti, dunque una cosa diversa dalla rete di ionosonde. Ma l'articolo risale al 2008 e non ho trovato nulla di piu' recente. Pare sia un progetto messo da parte. Peccato.

[i4mfa]

Occorre poi fare attenzione quando si utilizza un programma ... (in questo caso mappe di foF2) puo' essere realizzata attraverso ... la simulazione probabilistica della evoluzione del fenomeno (ionizzazione) attraverso altri parametri (SSN) al fine di estrapolare un presunto valore (di foF2) ... Il modello previsionale ... non ci dice la reale situazione attuale.

A conforto del fatto che siccome tutti qui siamo in grado di realizzare un path direzione SW (240 gradi non e' I beaming PY = 225 gradi? e' ben il 5% in piu'??) e che il dato reale puo' avere differenze considerevoli a volte rispetto al dato probabilistico, da cui la valenza di mappe SWS vs VOACAP-like, allego un orridume grafico preso or ora. Gli originali sono in miniatura e la sovrapposizione evidenzia alcune zone (dove ho fatto un taglia-incolla esplicito) in cui le righe (probabilita') si distanziano dal riempimento colorato (realta') e questo non solo nel baffo sopra al brasile, assente a livello probabilistico, quanto nelle zone (TEP) di alti valori di foF2, dove quella (probabilistica) sul Sahara, presumibilmente ipotizzata sulla base di una similitudine con quella poco piu' a S, ha forma e valori completamente differenti dalla realta'. Se non fosse chiara la cosa, insegnatemi a utilizzare meglio paint! Scherzi a parte, ho lasciato visibili sopra al Brasile i valori rilevati dalle tre loro ionosonde, posizionati correttamente sulla mappa di SWS (me degh, la fan con quelli!), che evidenziano come la previsione probabilistica basata su SSN desse il baffo (scusatemi l'espressione) una decina di Km, no, un centinaio di Km, no, un migliaio di Km più ad Est della realtà. Direi che anche senza occhiali Arturo uno skip da 3500Km lo sbaglia meno... probabilmente.
Ma il punto non è questo.
Lavoro e Difesa sono due ambiti dove la applicazione di valutazioni probabilistiche ha la sua necessità o scopo, ricerca no. Altrimenti la radio diventa uno smartphone ingombrante.

[IK4AUY]

Marco,
nel week end non ho partecipato al contest WPX se non per pochi e selezionati qso, per cui ho avuto tempo di leggere e curiosare oltre le prove di Rob sul K4, ho letto con interesse la tua Dispensa sulla Propagazione ed ho avuto anche modo di effettuare alcuni qso che secondo Voacap on line non sarebbero stati possibile. E' da tanti anni oramai, e diversi cicli solari, che sostengo che i modelli predittivi sulla propagazione sono carini, ma ....., per questo ho sempre preferito girare il vfo per le bande ed in 10 metri seguire il "sole" e cogliere le opportunità che la propagazione offre in concreto (spesso superando il dato di MUF vedi sito KC2G).
Tra l'altro domenica mattina lavorato in 20m E51JD ssb da Rarotonga, poi in 10 metri ZD7BG, E2A, E2E due stazioni dalla Thailandia (anche D4Z con segnale talvolta oltre S9 ma la nota contest station dal Capo Verde è talmente ben attrezzata e posizionata che "apre" la propagazione...).
Saluti.

[IK7JWY]

E' da tanti anni oramai, e diversi cicli solari, che sostengo che i modelli predittivi sulla propagazione sono carini, ma .....,

Ciao Sergio, secondo me tutto dipende da cosa ci si aspetta dai modelli predittivi sulla propagazione. Essi forniscono indicazioni su base statistica/probabilistica, quando indicano che durante il mese X , per un numero di giorni Y del mese ci si potrà aspettare di poter collegare Z. Non danno certezze sul momento. "Long-term prediction programs are particularly useful in planning circuit requirements (transmitters, antennas, etc) and allocating frequencies. On the other hand, for communication operations they have limited value, primarly because of the high day-to-day variations in ionospheric characteristics." (cit. da "Ionospheric Radio" di Kenneth Davies edizioni IET ristampa 2008). Quindi, per esempio, io li trovo utili se voglio fare un planning per un contest multibanda da qui a 6 mesi, per esempio, oppure se voglio vedere cosa posso aspettarmi nel mese di settembre in banda15 metri, per dire.
Per usi operativi in tempo rale, bisogna affidarsi alle misure della rete di ionosonde e, io credo soprattutto, alla tecnica da te citata, cioè ..girare il VFO

[i4mfa]

un utilizzo di mappe azimutali rende piu' facile la identificazione del path

Adesso che Arturo ha ottenuto il permesso di far vedere le mappe di SWS potrebbe anche mettere su un qualche software per vedere le cose in questo modo.
A me continua a piacere maggiormente Mercatore con i path ogni 45 gradi, ma... e' soggettivo!
Se e' d'accordo io ho un codice phyton3 che, richiamando ovviamente una serie di librerie, genera la immagine allegata.

[IK7JWY]

Sto già ...ravanando (Cit. I4EWH) in giro per la Rete in cerca di qualcosa che permetta di trasformare una immagine con la mappa di Mercatore in un file .kmz per Google Earth... Ma per ora non viene fuori nulla. Davvero non posso credere che ancora nessuno (a parte il progetto NASA di cui sopra, a quanto pare abbandonato) abbia pensato di usare Google Earth per la rappresentazione grafica della mappa f0F2 . Eppure ci rappresentano di tutto, compreso il meteo in tempo reale

[i4mfa]

Se e' d'accordo io ho un codice phyton3 che, richiamando ovviamente una serie di librerie, genera la immagine allegata.

Incidentalmente sei capitato in uno dei settori in cui ho skill. Premesso che un file kmz ti genera una linea e non una mappa, le librerie di conversione mercatore azimutale sono alla base del citato codice, una trentina di righe, scritto in phyton3. Se lo vuoi, il risultato lo vedi. Attenzione in quanto le rotte si tracciano su una mappa e non navigando in un simulatore... figo!

[IK7JWY]

ops, non mi ero accorto della modifica del tuo precedente commento, a proposito del codice python3. Si, l'azimutale va bene. Ma è una cosa che si può inserire in una pagina html ? Semmai, passiamo in messaggistica privata.

[i4mfa]

- Premessa
Il 14 luglio 2021 qui su HamRadioWeb [DX'ing - 6m grande apertura con il Nord America] IZ5CML segnalava per praticamente tutto il primo pomeriggio, sono arrivate stazioni USA in 6m; il giorno successivo io aggiungevo una mappa di foF2 ed uno ionogramma di Es (inghilterra) per memorizzare le storiche misure e - su richiesta di IZ5CML, I2NOY, I5NSR - ne davo spiegazione in data 17:

dalla mappa foF2, che presenta un elevato gradiente ortogonale alla tratta I-W, e dallo ionogramma, che evidenzia elevata ionizzazione a bassa quota (Es) si potrebbe intuire una prima rifrazione Es atta ad ottenere uno skip ionosfera-ionosfera [chordal mode].

Nel citato post si trovano i dati numerici a conferma della affermazione di cui sopra.
Il giorno successivo IK5MEJ ipotizzava un ESMH, acronimo di Es Multi-Hop, alla base del fenomeno, peraltro escludendo in modo categorico ogni impatto a livello di F2; la mia risposta su ESMH era sigh e la sua il canto terzo dell'inferno dantesco: in sintesi IK5MEJ chiedeva documentata motivazione del motivo per cui mi apparisse talmente illogico un Es Multi-Hop.
- Dissertazione
Ritengo che questo tema, presentato su DdP, meglio si inserisca in questo contesto:

perche' non possiamo aspettarci un Es Multi-Hop, visto che un F2 Multi-Hop e' la norma?

Premesso che si da' per scontato che chi legge sappia che un'onda em ad una data frequenza che impatta con un dato angolo contro uno strato ionizzato viene riflessa (rifratta fino ad avere una direzione tale da consentire un rientro verso terra) in virtu' unicamente del livello di ionizzazione e dell'angolo di impatto (il numero medio di macchie solari SSN ed altri parametri altisonanti nulla hanno a che vedere con questa legge fisica) con il suddetto strato, sia esso ad hmEs o ad hmF2, e che per angoli lievemente superiori viene rifratta in modo da impattare il livello ionizzante superiore (vero per le rifrazioni a bassa quota) con un angolo di impatto molto basso, in quanto parliamo di dislivello hmEs hmF2, mentre per angoli maggiori penetra tutti i livelli ionosferici.
Premesso che si da' per scontato che per Multi-Hop si intende la successiva riflessione, da parte dello stesso strato (se di strati diversi si prefissa in modo da evidenziare la cosa, p.es. 2Es4F2) tipicamente, di un'onda em riflessa da terra verso la ionosfera.
Alla luce di quanto sopra e' matematicamente dimostrabile che la distanza fra i punti della ionosfera che generano tale riflessione sia dell'ordine dello skip; nel caso di una tratta di 9000Km, supposto uno skip da 3000Km a livello F2, i punti da considerare sulla ionosfera distano 1500Km, 4500Km e 7500Km da I verso W (e vv), con distanza fra loro di 3000Km; nel caso di rifrazioni a bassa quota, Es, ipotizzare un Multi-Hop significa quindi ipotizzare la presenza - supposto lo skip sui 1500Km, stante la differente quota, tipicamente il 40%, di hmEs rispetto a hmF2 - di non tre ma sei punti ionizzati a sufficienza e distanti 1500Km fra loro.
Come segnalato in DdP - Rifrazioni a Bassa Quota, considerando l'attuale modello di Es [Flayer Drifting Patches], la ionizzazione avviene per zone limitate, con costante discesa verso terra ed aumento conseguente dei valori (c'e' un bel diagramma in tal senso su DdP) durante lo spostamento della (chiamiamola) nube di Es lungo il parallelo su cui si e' formata.
Quindi sono zone piccole, che non coprono (con lo stesso livello di ionizzazione) le migliaia di Km che coprono le zone ionizzate di F2.
Trovarne disposte sul nostro cammino una mezza dozzina appare non solo improbabile quanto impossibile, ma...
... ma se non si documenta con misure una ipotesi, essa non vale nulla.
Giustamente IK5MEJ dice:
Se la spieghi tu in teoria e magari con qualche esperienza pratica, giuro che ti leggo come a scuola in rigoroso silenzio e attenzione...
Doverosa precisazione! Quindi, vediamo alcune misure rilevate (dati oggettivi):

Ecco un pezzetto della Australia (la' studiano molto Es e per loro non e' affatto sporadico) alquanto squizzata, in quanto su Google ha questo aspetto:

Da qui si evince che la larghezza dello stato e' sugli 800Km, giusto?

E questa invece, con identici rapporti lat/lon della prima, evidenzia le ionosonde dedicate ad Es ed i valori da essi misurati: sono misure, non valori statistici, e sono misure di ionizzazione, non del numero di macchie solari o flusso a 10GHz o qualsivoglia latro parametro correlato statisticamente alla ionizzazione.
Dunque dunque, a 1500Km dal picco di valore sui 6-7Mhz che valore hanno MISURATO di foEs?
Quindi abbiamo verificato che la ionizzazione a bassa quota, aka Es, avviene per patches, piccole zone, e a distanza utile per un Multi-Hop non abbiamo nessuno che abbia misurato i livelli di ionizzazione necessari. Questo come dato di fatto (misura della ionizzazione, che e' l'unico parametro, oltre all'angolo di impatto, correlato alla frequenza critica per una riflessione, necessaria per un Multi-Hop).

Pertanto per parlare di ESMH deve essere documentato, con misure, la sua possibilita' di esistere.
E fermo restando che, un po' fregandosene degli strati in cui fa sbattere le sue onde em, IK5MEJ di bei DX ne fa!

[i4mfa]

Poco dopo essermi messo al lavoro ho guardato SWS (06:30z) ed ho conseguentemente deciso di trascorrere un'oretta fra le 8z e le 9z in 10M: come ci si poteva aspettare vista la mappa foF2 da SWS delle 08:30 (centrale, le piccole sono ogni mezzora a partire dalle 06:30z), ho lavorato non solo JA ma anche ZL; poi una capatina in 12M e ho risentito, dopo anni, Bernard da H44.

Per chi non lo conoscesse: https://www.sws.bom.gov.au/HF_Systems/6/5
e adesso Marco, a edificazione del volgo, potresti spiegare per benino come si usa questo sito.
Paolo I4EWH

Se volevi solo una risposta "diretta", un così "latitudinalmente alto" "nuvolone" di foF2 maggiore di 10, con aree a 16, non si "estingue" in un'ora e ci permette, in 10M, di "coprire la tratta" con N ed N-1 (e -2) F2: non c'è attenuazione D che tenga (10M), in ZL oggi ci arriviamo. Pensavo che avendo sotto mano Dispense Di Propagazione fosse tutto ovvio, ma mi sembra che tu mi stia spingendo a fare "serate di sezione" sul tema. Mi piacerebbe "interagire" sul tema, in sezione così come qui (in preposto thread):
ci sono consensi?

Certo, sempre. Tu scrivi.

Lo sai che queste cose mi hanno sempre interessato! In ogni modo io consiglierei di partire con spiegazioni elementari, adatte ad una platea di DX'er alle prime armi.
Paolo I4EWH

A questo punto, partirei. Come ingegnere, la mia logica e' per correttamente adoperare uno strumento (SWS) di misura, devo conoscere le leggi e/o i modelli che riguardano il fenomeno oggetto della misura: concetto troppo elementare?

[i4ewh]

Parti, parti! Ma comincia con le cose facili...

Paolo I4EWH

[i4mfa]

Mappe di foF2 Per correttamente adoperare uno strumento (SWS) di misura, devo conoscere leggi e modelli che riguardano l'oggetto della misura Consiglierei di partire con spiegazioni elementari, adatte ad una platea di DX'er alle prime armi. I4EWH Paolo

Cosa sono le mappe di foF2? Le mappe di foF2 sono modelli bidimensionali ottenuti dalla estrapolazione delle misure in tempo reale delle ionosonde - Dispense Di Propagazione, Prefazione [RR03/2021] A cosa servono le mappe di foF2? Attraverso la comparazione di due mappe di foF2 relative alle ultime due misure possiamo intuire il reale evolvere a breve termine della propagazione, oltre a conoscerne lo stato attuale - Dispense Di Propagazione, Prefazione [RR03/2021] Come? Calcolando la frequenza massima fmax che viene rifratta verso il suolo allorquando l'onda em impatta contro la ionosfera. Cos'è fmax? È la MUF? MUF e' un valore legato a modelli statistici, fmax e' un reale valore deterministico: ogni similitudine fra questi due termini e' vera quanto ottenere 7 dal lancio di due dadi; se mi chiedete quanto peso, non vi rispondo di controllarlo sulle statistiche di peso degli italiani, data la mia eta', ma vi fornisco il REALE valore che leggo sulla bilancia. Pertanto, onde evitare ragionamenti in reverse engineering, chiamiamo le cose col loro corretto nome. Dove impatta l'onda em contro la ionosfera? Domanda sbagliata. Quella giusta e': dove si trova il nostro corrispondente? Se si trova a 7000Km da noi, l'onda em impatta contro la ionosfera a meta' (3500Km) strada (la vedo bigia!), 1F2, ad 1/4 (1750Km) ed a 3/4 (5250Km) di strada, 2F2, ad 1/6 (1200Km), 3/6 (3500Km) e 5/6 (5800Km) di strada, 3F2, ad 1/8 (900Km), 3/8 (2600Km), 5/8 (4400Km) e 7/8 (6100Km) di strada, 4F2, ad 1/10 (700Km), 3/10 (2100Km)... 5F2 (mmmh, forse in 20M, in 15M la vedo bigia).

E se il nostro corrispondente si trova fra 6000Km e 7000Km, ma non so dove? Bella domanda: non so, ipotizzo, e' risolto dalla statistica. Il valore 6500 con errore 500 e' deterministico, la distanza che puo' essere fra 6000Km e 7000Km e' statistica. Ora, visto che per ogni hop, in un multi-hop fra due punti ad una definita distanza, l'angolo di impatto con la ionosfera e' noto, visto che la componente del campo em avente un dato angolo di take-off e' quella che dobbiamo considerare, Dispense Di Propagazione, La Rifrazione Ionosferica e Campo Elettromagnetico Ed Onde Elettromagnetiche ne consegue che parlare di statistica in ambito di angoli di take-off (chi si ricorda in proposito i famosi dati pubblicati da ARRL in Antenna Book?) ha senso solo se non sappiamo dove, esattamente, si trovi il nostro corrispondente. Ma qualora sia questa posizione legata ad una non sensibile e nota variazione, nella maggior parte dei casi possiamo attuarne una valutazione deterministica maggiormente affidabile: una prima verifica su 7000Km, una seconda verifica su 6000Km, si prendono solo le soluzioni comuni ai due insiemi. Quanto vale fmax? fmax=foF2/(sen(α)) Dispense Di Propagazione, La Rifrazione Ionosferica L'angolo di take-off della componente del campo em e' ad esso inferiore di 9 gradi ogni 1000Km. In termini pratici, se il nostro corrispondente si trova a 7000Km da noi, lo strato F2 (supposto hmF2=300Km) si trova sotto l'orizzonte a 3500Km di distanza (1F2 da 7000Km ce lo scordiamo) mentre a 1750Km, 2F2, e' la componente avente un angolo di take-off di 2 gradi quella da tenere in considerazione. Compito per casa: esercizio (sigh!) Con riferimento alla ultima domanda, calcolare l'angolo di take-off per 3F2, 4F2 e 5F2. Ovviamente possiamo utilizzare le Dispense... ... devo conoscere leggi e modelli ... Domande?

[i4ewh]

Potresti per favore fare qualche esempio per spiegare "Quanto vale f_max?" anche ai più straccioni come me che vorrebbero andare in montagna (ce ne vuole una molto alta) per avere un angolo α più ridotto? Poi anche 1F2, 2F2 ecc potrebbero richiedere una ulteriore spiegazione.

Buon lavoro!

Paolo I4EWH

[i4mfa]

Su Dispense Di Propagazione, La Rifrazione Ionosferica compare una tabella che riporta il coefficiente XfoF2 [ovvero il valore di 1/sen(α)] per cui moltiplicare il valore di foF2 nel punto di impatto con la ionosfera.
Prossima a questa tabella compare una mappa della Europa, centrata su Italia (QTH i4mfa), a cui viene sovrapposta una (ipotetica) mappa di foF2
Da questa mappa si evince che per uno skip (1F2) I-5A di 3000Km il punto di impatto con la ionosfera si trova (sopra IT9) in una zona a 1500Km di distanza in cui foF2 vale 8MHz. fmax=8x3.2=26MHz: in 10M non colleghiamo (1F2) la Libia, in 12M (15M, 17M, 20M...) si.

Nella prossima serata tratteremo molto di geografia matematica ingegneristica, quindi le mappe diventeranno piu' chiare.

Nota a margine: per (calcolare fmax, dato foF2, hmF2, o) fare 3x2=6 possiamo utilizzare sia la tavola pitagorica (aka tabelline) che metodologie matematiche maggiormente complesse; grazie, Pitagora.

[i4mfa]

Quanto deve essere alta una montagna per avere una influenza sull'angolo di impatto con la ionosfera?

Noi, io e i4ewh Paolo, assieme al nostro amico Albert, siamo su una montagna! Una montagna di 300Km, che ci permette di vedere all'orizzonte il punto della ionosfera, a 2000Km da noi, in cui essa, sopra Tunisi, ha (riferimento la mappa presente su Dispense Di Propagazione, La Rifrazione Ionosferica un valore foF2=9.
Nei classici disegnini della vista dell'orizzonte da una montagna, compare l'omino sulla montagna che vede, la Terra curva sotto di lui che si alza ad arco, un punto all'orizzonte. Ma da questo punto all'orizzonte, a livello del mare nel disegnino, si vede l'omino sulla montagna!
Quindi essere nella bassa e guardare la ionosfera e' come essere su una montagna e guardare il mare.

Andiamo su una montagna piu' alta... di quanto?

ce ne vuole una molto alta

KISS: la ionosfera, alta 300Km, finisce a livello del mare dopo 9 gradi, ogni grado sono 30Km di elevazione in meno (arco=corda per angolo che tende a zero), anzi (andamento sinusoidale, maggiori variazioni fra 80 ed 85 gradi rispetto che fra 85 e 90 gradi) 20Km; quindi sul Monte Bianco parliamo di 15 primi.

Essere in montagna non ha rilevanza sul valore dell'angolo di impatto con la ionosfera.

Sulla montagna al freddo ci andate voi, io ed il mio quarto di grado rimaniamo al calduccio qui!