電波と電離層 中学生・高校生の皆さんへ 2010年10月 


ジャンク箱から5球スーパーの残骸を見つけ再生しました。
整流菅がないので、ダイオードで整流し、真空管は4球です。海外の短波放送が聞こえます。


小学生の頃、私はラジオ好きな少年でした。
親戚にラジオの修理をする若者(濱村さん)がいて、毎日のように遊びに行きました。
ラジオについて、教えてもらいながら、修理を手伝い、ラジオに興味を持つようになったのです。
当時のラジオは木製のケースに入った真空管式のラジオ(5球スーパー)でした。
バリコンに積った埃を取り除くなどの掃除をし、ヒューズが切れていないか、真空管のヒータが切れていないかなど修理して、スピーカーから音が出たときには、感激したものです。
1年ほどして、親戚の若者は理科の先生になり、私のラジオ少年も終ったのですが、後にアマチュア無線を始めたのは,ラジオ少年の頃の影響が大きいと思っています。

最近、私の一日はアマチュア無線で始まります。
朝起きると、パソコンを立ち上げ、DXSCAPEというソフトを開き、どんな局が出ているか調べます。
次に、無線機を立ち上げ、電波電離層反射を使った、遠距離局との無線交信を1時間ほど楽しみます。

1.電波
電界(電気が流れている周辺)や磁界(磁力が働いているところ)の変化により、電波と磁波が相伴って空間へ伝わっていく波を電磁波といいます。(理論は難しいです。)
電磁波には波長の違いにより、電波、光線、放射線(エックス線、ガンマー線)などがあります。
電波は波長の違いによって、表のように分けられています。(一部省略してあります。)

名称 波長(m) 周波数(kHz) 用途など
長波 1000m〜10000m 30KHz〜300KHz 船舶の通信
中波 100m〜1000m 300KHz〜3000KHz 国内のラジオ放送、電離層のE層で反射
短波 10m〜100m 3MHz〜30MHz 国外のラジオ放送、電離層のF層で反射
超短波 1m〜10m 30MHz〜300MHz テレビ放送、FM放送、電離層で反射せず宇宙へ
極超短波 0.1m〜1m 300MHz〜3000MHz UHFテレビ放送、気象衛星、電離層で反射せず宇宙へ

私は短波の7MHz、10MHz、14MHzなどを主に使って、アマチュア無線を楽しんでいます。

2.電離圏
地表から高さ 約80〜500Kmを電離圏(熱圏)と言います。
電離圏の酸素や窒素の分子は太陽からのX線や紫外線を受けて、自由電子とイオンに電離され、電気を帯びています。
この電気を帯びた層を電離層といいます。図のように、D層、E層、F層などがあります。
電離層の電子密度(電気を帯びたようす)は海抜高度が高い電離層ほど大きい。
また太陽に関係あるので昼と夜、季節によって変化します。
太陽の活動が活発で、黒点が多いとき電子密度は大きくなります。
D層は昼間に発生し夜は消えます。電子密度が小さいので、電波は通過します。
E層は昼間に電子密度が大きく、夜間は小さくなります。
F層はF1とF2に分かれることがあります。早朝や夕方、短波をよく反射し、外国局との無線交信に使われます。


3.電波と電離層の関係
電波と電離層の間には次のような性質があります。
@電波は波長が短いほど、電離層を通過しやすい。
A電波は電離層の電子密度が小さいほど、通過しやすい。
B電波は電離層で屈折したり、弱くなったりします。また電子密度が大きいと反射します。
C放射する電波の波長を小さくしていく(周波数を大きくしていく)と超短波で、電波は電離層を突きぬけてしまい、反射して帰ってこなくなります。
なお、電波は地面や海面でも反射します。

Q1、外国の短波によるラジオ放送を聞くことが出来るのはどうしてでしょうか。

Q2、外国のテレビ放送を見ることが出来ないのはどうしてでしょうか。

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