NORHTERN LIGHTS/AURORA BOREALIS

Northern Lights, or aurora borealis, dynamic displays of multicoloured luminosity appearing in the day or night sky in high latitudes in the Northern Hemisphere. At any instant of time, the auroras are arrayed along a band (the auroral oval) with the North MAGNETIC POLE near its centre. The band is normally about 500-1000 km wide, its average position in Canada being over Yellowknife, NWT, to the West, and Grande rivière de la Baleine,Qué, to the East. During intense activity the oval may expand as far south as Miami, Florida (August 1972), and beyond.
The luminosity can luctuate violently, particularly near local midnight when explosive bursts of activity called substorms are triggered. Auroras originate in the ionosphere, the upper atmosphere 100-300 km above the Earth's surface. They are caused primarily by energized electrons (1-20 kilo-electron volts) which are accelerated towards the ionosphere from a region 5000-20 000 km above the Earth's surface. These energetic electrons bombard the upper atmosphere and "excite" atmospheric constituent particles. When these particles return to less excited states, they give off light. Green or red light comes from excited atomic oxygen; purple light from excited molecular nitrogen.
Current theory states that the energy driving auroras is obtained from the solar wind, a gas composed primarily of protons and electrons, blowing away from the SUN at supersonic velocities of 300-1000 km/s. The solar magnetic field is embedded in the gas and is pulled by the wind deep into interplanetary space.The wind interacts with the Earth's magnetic field,distorting it to form the magnetosphere(ie,thecomet-shaped cavity, blunt end towards the sun,
carved in the interplanetary medium by the Earth's magnetic field).
The magnetosphere is broken near each pole by a cleft region. Some solar-wind plasma, slowed and heated by interaction with the magnetosphere, enters the cleft region and penetrates directly to the ionosphere, causing the dayside auroras. However, most of the particles leaking into the magnetosphere are trapped behind the Earth, and through processes analogous to convection end up flowing towards the Earth. Some of these particles are accelerated into the nightside ionosphere, causing brilliant auroras.

The amount of energy leaking into the magnetosphere is regulated predominantly by the strength of the interplanetary magnetic field and its direction in relation to the Earth's magnetic field lines at the outer boundary of the magnetosphere. Activity also varies with sunspot and solar-flare occurrence. Parallel phenomena in the Southern Hemisphere are known as the aurora australis.

Auroras are the visible portion of the dissipation of the energy which has entered the magnetosphere from the solar wind. This energy is also dissipated through ohmic heating (ie, heat generated by electric current flow through a resistor). This process involves giant currents, sometimes in excess of one million amperes, which flow through the resistive ionosphere in the region of luminous auroras. These currents create magnetic fields which can make compass needles show direction incorrectly and which can cause surges in power lines resulting in electric-power outages.

The northern lights have haunted the imaginations of spectators for centuries. To the Inuit, the arsaniit are the sky people enjoying a ball game. Some natives view the lights as ancestral spirits dancing before the Great Spirit. Recently, Canadian researchers placed an ultraviolet imager aboard the Swedish Viking satellite and succeeded in obtaining a global view of the auroras and in following their rapid time variations.

* The green or red light of the Aurora comes from excited atomic oxygen -purple light from excited molecular nitrogen.** Northern lights are caused by energized electrons which accelerate towards the ionosphere from 5000-10 000 km above the Earth'surface.

IONOSPHERE

Ionosphere yang meyelimuti bumi kita ini terdiri daripada beberapa lapisan,antara lain yang disebut lapisan D,E dan lapisan F.Lapisan D adalah lapisan yang paling rendah,sedangkan E adalah lapisan di atasnya dan disusuli dengan lapisan F yang teratas sekali.Tinggi lapisan F adalah sekitar 280km sedangkan lapisan E sekitar 100km di atas permukaan bumi.

Pada siang hari lapisan F terpecah kepada 2 iaitu F1 dan F2 masing-masing mempunyai ketinggian sekitar 225km dan 320km,sedangkan pada malam hari, kedua lapisan itu bergabung menjadi satu lapisan tunggal iaitu F.Lapisan F inilah yang mempunyai erti penting dalam pancaran gelombang radio teresterial,dimana komunikasi jarak jauh terlaksana dengan bantuan kondisi lapisan ini.

Kesempurnaan pemantulan yang dilakukan oleh lapisan ionosphere cenderung tergantung kepada kesempurnaan ionisasi dari lapisan tersebut.Lapisan ionosphere yang terion secara sempurna merupakan lapisan yang masif dan mempunyai daya pantul cukup baik pada gelombang radio.Kondisi propagasi pada malam hari dalam keadaan normal sehari-hari pada umumnya cenderung lebih baik daripada siang hari.Hal ini disebabkan kerana pada siang hari terjadi lapisan ionosphere tambahan (lapisan D) yang terionisasi kurang sempurna sehingga menghambat pantulan gelombang radio kembali ke bumi.

Kekuatan pemantulan oleh lapisan ionosphere cenderung tergantung kepada kesempurnaan ionisasi lapisan tersebut.Lapisan ionosphere yang ter-ion secara sempurna merupakan lapisan yang masif dan punyai daya pantul baik terhadap gelombang radio.kondisi propagasi pada malam hari cenderung lebih baik daripada siang hari.Hal ini disebabkan kerana pada siang hari terjadi lapisan D yang terionisasi kurang sempurna dan menyerap gelombang radio terutama pada band 160m dan 80m.

Fading yang kadang-kadang kita alamai disebabkan kerana keadaan ionisasi lapisan ionosphere yang tidak stabil.
Phenomena alam lainnya terjadi pada saat matahari terbit dan pada saat matahari terbenam di mana komunikasi jarak jauh pada low band menjadi sangat baik.

Para penggemar komunikasi jarak jauh (DXING)terutamanya pada low band sering menggunakan kesempatan ini untuk berhubung dengan rakan-rakan amatur radio di tempat yang jauh,phenomena alam ini dapat dijelaskan sebagi berikut:

Pada waktu matahari mulai terbit,mulailah terjadi lapisan ionosphere tambahan di bawah lapisan ionosphere utama dan hujung dari lapisan ionosphere tambahan,yang biasa disebut "GREY AREA" mempunyai sifat dapat membiaskan pancaran gelombang radio sedemikian rupa sehingga mencapai lapisan ionosphere utama dengan sudut kecil sehingga pantulannya ke bumi lebih jauh.Suatu jarak tertentu yang biasanya dicapai dengan multiple hop pada saat tersebut boleh dicapai dengan single hop.

Sifat lain dari ionosphere ialah bahawa ionisasi yang terjadi tidak selalu dapat merata pada seluruh bidang ionosphere,kondisi semacam ini sering kali dialami oleh para penggemar komunikasi jarak jauh,biasanya para penggemar komunikasi jarak jauh menggunakan antena pengarah (YAGI/QUAD) dan untuk berkomunikasi dengan rakan dari Jepun ia mengarahkan antenanya ke Utara(SHORT PATH)akan tetapi pada suatu saat tertentu antena harus diarahkan ke Selatan (Berbalik 180degree)untuk memperoleh signal yang lebih besar (LONG PATH).Hal ini disebabkan kerana kondisi ionosphere di sebelah bumi selatan lebih bagus daripada bumi sebelah utara.

Dipetik dari BEON.

MEMAHAMI PROPAGASI

Apabila kita bercakap mengenai propagasi kita menyentuh pengetahuan yang bersangkutan dengan pancaran gelombang radio.Kita sedia maklum bahawa apabila gelombang radio terpancar daripada radio/pesawat ia membawa bersama audio,sebaik diterima gelombang radio yang diolah kembali ke audio dan hasilnya suara anda terpancar di pesawat penerima.

Gelombang radio yang dipancarkan tadi adalah gelombang elektromagnetik yang bergerak melalui garisan lurus.Gelombang radio mempunyai sifat seperti cahaya,ianya dapat dipantulkan,dibiaskan,direfraksi dan dipolarisikan,300.000km/saat kelajuan yang menyamai kelajuan cahaya dapat kita bayangkan apabila gelombang radio ini berkemampuan mengelilingi dunia,maka dalam sesaat boleh mengelilingi dunia sebanyak 7 kali.

Kita ketahui dunia berbentuk sefera berbentuk agak bulat seperti bola,akan tetapi pancaran gelombang radio high frekuensi dari Malaysia boleh sampai di US yang terletak di balik bumi di sebelah sana,walhal ianya bergerak menuruti garis lurus.Phenomena alam seperti ini dihuraikan lebih jelas di bawah:

Di luar angkasa iaitu diluar lapisan atmosphere bumi terdapat lapisan yang dinamakan ionosphere,ionosphere adalah suatu lapisan gas yang terionisasi sehingga mempunyai muatan lestrik,lapisan ini berbentuk kulit bola raksasa menyelimuti bumi.Lapisan ini mempengaruhi kepada perjalanan gelombang radio.

Pengaruh-pengaruh penting dari ionosphere terhadap gelombang radio adalah bahawa lapisan ini mempunyai berkeupayaan untuk membias dan memantulkan gelombang radio
Apabila gelombang radio itu dipantulkan atau dibiaskan ianya bergantung kepada kepada frekuensinya dan arah sudut terpancarnya gelombang radio ke ionosphere.

Frekuensi radio yang mungkin dapat dipantulkan kembali adalah frekuensi yang berada pada range Medium Frequency(MF)dan High Frequency(HF).Adapungelombang radio pada range Very High Frequency (VHF) dan Ultra High Frequency (UHF)atau yang lebih tinggi,secara praktikalnya dapat dikatakan tidak dipantulkan oleh ionosphere akan tetapi hanya sedikit dibiaskan dan terus melepasi menghilang ke angkasa luar.Gelombang radio yang menghilang ke angkasa luar tadi dalam istilah "PROPAGASI" dan juga dikatakan "SKIP"

PEMBAHAGIAN BAND FREKUENSI RADIO

Very Low Frequency VHF 3-30KHZ
Low Frequency LF 30-300KHZ
Medium Frequency MF 300-3.000KHZ
High Frequency HF 3-30MHZ
Very High Frequency VHF 30-300MHZ
Ultra High Frequency UHF 300-3.000MHZ
Super High Frequency SHF 3.30GHZ
Extremely High Frequency EHF 30-300GHZ

Sumber dipetik dari BEON dan diolah kembali.