灰线或灰线传播是无线电信号传播的一种形式,它在黎明和黄昏时提供令人惊讶的长距离无线电通信,有时其他形式的电离层传播可能无法提供这些距离的信号路径。
灰线传播只存在于黎明和黄昏前后,因此它不能在任何时候用于支持全球无线电通信。因此,它往往主要由业余无线电爱好者和其他一些用户使用,他们可以适应其可用性的时间和其他限制。
对于灰线传播,信号在白天和黑夜之间沿着灰色或暮光区传播。这是黑夜和白天相遇的地方,也被称为晨昏线。在这个区域,某些频率的信号衰减比正常情况下要小得多,因此可以在很长的距离内以惊人的高电平接收信号 - 甚至来自地球的另一端。
灰线周围传播条件的改善主要在频谱HF部分的较低频段最为明显,其中D层的电离水平对更高频率的信号影响更大。下图显示了F层上的日照保持时间比D层长得多,这就产生了D层逐渐消失但F层保持不变的情况。
实际上,D区在黄昏前后会消失,因为太阳的光照在地球表面的黄昏前后会减弱。D区的电离水平在黄昏前后和天黑后下降得非常快,因为空气密度很高,自由电子和正离子的复合发生得相对较快。
当F层内的电离水平仍然很高时,就会发生这种情况,F层为长距离无线电通信提供了大部分无线电传播。发生这种情况是因为F区域的高度要高得多,并且当太阳落山时,它被太阳辐射照亮的时间比D区域更长,而D区域则较低。此外,离子的重组需要更长的时间,因为与D区的空气相比,F区的空气要稀薄得多。
同样的情况发生在早晨太阳升起时。F区在D区之前接收来自太阳的辐射,其电离水平在D区之前开始上升。由于D区电离水平较低,这意味着低频信号所承受的衰减程度比白天要小得多。这也发生在F区电离仍然非常高的时候,并且仍然可以实现良好的反射。因此,这导致灰线周围的整体路径损耗比通常看到的要低得多。
上图中,D和F区域的高度被高度夸大,以显示灰线传播背后产生的机制。这意味着D区的衰落在黄昏之前就开始发生,而F区则一直保持到黄昏之后 - 灰线传播发生在黄昏和黎明附近。
事实上,在观察晨昏线区域时,应该记住,有各种各样的变量意味着它并不完全遵循地球表面看到的晨昏线。电离区域远高于地球表面,因此被照亮的时间更长,尽管与此相反,太阳在天空中较低,电离水平较低。此外,电离水平上升和衰减所需的时间是有限的。由于灰线传播相关的变量很多,因此这里的说明只能作为无线电信号传播条件的粗略指南。
受这种传播形式影响的频率通常被限制在高达约10MHz的频率范围内,频率高于10MHz的频率往往仅被D层衰减到很小的程度,因此这种机制在黄昏和黎明前后几乎没有增强。
灰线传播在较低频率上尤为明显,例如3.5MHz业余无线电频段。通常,白天可以听到几百公里的信号,而对于那些天线良好的电台,晚上可能听到两千公里的信号。
灰线传播通常使长距离无线电通信能够以非常好的强度水平与地球另一端的电台进行联系。
灰线传播的最佳时间通常是春分和秋分前后,因为链路的两端都不受夏季和冬季极端传播的影响。正是在每年的这些时候,可以与地球另一端的电台建立长距离无线电通信,信号强度水平非常好。
高频信号仍有可能受到灰线类型增强的影响。发生这种情况的原因是,传播路径在一个区域打开,在另一个区域关闭,从而提供了一个短暂的窗口,在此期间,该路径在特定频率或频带上打开。
在一天中查看MUF可以证明这种情况发生的方式。F层的电离水平在黄昏后下降,在黎明时上升。这导致MUF在天黑后下降。
因此,经历黎明的站点发现MUF上升,而经历黄昏的站点发现MUF下降。对于高于夜间 MUF 的频率,以及一个正在经历黄昏和另一个黎明的电台,路径将保持开放的时间有限。这导致了与低频灰线增强所看到的效果相似的效果。
灰线的路径在一年中会发生变化。由于太阳光线所遮蔽的角度会随着季节的变化而变化,因此晨昏线运动所采取的路线也会发生变化。这是因为在冬季,地球的北半球远离太阳,而在夏季则朝向太阳。
南半球的情况显然正好相反。除此之外,灰线的宽度也会发生变化。它向两极更宽,因为黑暗和光明之间的界限较少,因为太阳永远不会在两极的天空中高高升起。它在赤道处也要窄得多。这导致灰线传播在两极的活跃时间比在赤道更长。
灰线传播为建立远距离无线电通信联系和链路提供了机会,通常是与地球另一端的电台建立联系和链路。信号沿着晨昏线传播,衰减相对较小。通过灰线传播的开口可能只持续半小时,但它为远在地球另一端的电台之间建立无线电通信提供了机会。