සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 71

දැන් අපි බලමු අයනගෝලය රේඩියෝ තරංගවලට කෙසේ බලපානවාද කියා. මීට පෙරත් පැවසූ ලෙසම සංඛ්‍යාතය අඩු වන විටත්, සංඛ්‍යාතය වැඩිවන විටත් වායුගෝලයෙන් අපට අමතර වාසියක් නැහැ. දළ වශයෙන් HF කලාපයේ සංඛ්‍යාතවලටයි වායුගෝලයෙන් වාසි ලැබෙන්නේ. ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වයේ වෙනස්කම හා එක් එක් ස්ථරවලදී අයණීකරණය වන පරමාණුවල විවිධත්වය ආදී කරුණු නිසා, මෙම එක් එක් ස්ථර විවිධ රේඩියෝ සංඛ්‍යාතයන්ට වෙනස් වෙනස් බලපෑම් ඇති කරනවා (එනම් සියලු ස්ථරවල ක්‍රියාකාරිත්වය එක සමාන නැත). අයනගෝලය තුල සෑම දෙයක්ම තීරණය කරන්නේ “අයන” විසිනි. පහත දැක්වෙන්නේ සූර්යාගේ බලපෑම අයනගෝලයට බලපාන අයුරු කැටිකොට දක්වන රූපයකි.

D ස්ථරයේ විශේෂත්වය වන්නේ MF කලාපයේ සිට අඩු සංඛ්‍යාතයන්ගෙන් යුතු රේඩියෝ තරංග අවශෝෂණය කර ගැනීමයි. අයනගෝලය සම්බන්ද පොදුවේ මීට පෙර දැක්වූ කාරණා 4 අනුව මෙහි ක්‍රියාකාරිත්වය සිතා ගන්න. එනම්, සූර්යා මුදුන්වී තිබෙන වෙලාවලදී D ස්ථරය උපරිම ක්‍රියාකාරිත්වයට පත් වන නිසා එම වෙලාවලදී පහල සංඛ්‍යාත තරංග අවශෝෂණයද උපරිම වේ. එහෙත් රාත්‍රී වන විට ක්‍රමයෙන් ස්ථරය අක්‍රිය වෙමින් යන විට අවශෝෂණයද ක්‍රමයෙන් අවම වෙමින් යයි. එනම් රාත්‍රී කාලයේදී මෙම ස්ථරය නොසලකා හැරිය හැකිය. නැවත උදේ ඉරු උදා වෙමින් ක්‍රමයෙන් ඉර මුදුන් වන අතරේ, අවශෝෂණයද ක්‍රමයෙන් වැඩි වේ. එලෙසම ඍතු, අක්ෂාංශක යන සාධක අනුවත් අවශෝෂණය විචලනය වන ආකාරය සිතා බලන්න. MF ට ඉහල සංඛ්‍යාතයන්ට මෙම ස්ථරයේ බලපෑම ඉතාම අඩුය.

මේ අනුව D ස්ථරය හයිපාස් ෆිල්ටරයක් වැනිය; 5MHz ට වැඩි සංඛ්‍යාතයන්ට ඉහල ස්ථරයන්ට ඇතුලු වීමට අවසර දෙමින් පහල සංඛ්‍යාතයන් උරා ගනී. සංඛ්‍යාතය දෙගුණ වන විට, තරංග හායනය එහි වර්ගයෙන් හෙවත් 4 ගුණයකින් අඩු වේ. එනිසා සංඛ්‍යාතය වැඩි වන විට සීඝ්‍රයෙන් හායන ප්‍රමාණය අඩු වේ.

සම්ප්‍රේෂක ඇන්ටනාවෙන් වායුගොලය දෙසට යන සංඥාවල කෝණය වැඩි කළ හැකි නම් (අංශක 90 දක්වා - අංශක 90ක කෝණය යනු ඇන්ටනාවෙ සිට කෙලින්ම උඩට/සිරස්ව; අංශක 0ක කෝණය යනු කෙලින්ම හරහාට/තිරස්ව), සාමාන්‍යයෙන් බ්ලොක් කරන සංඛ්‍යාතයන් වුවද D ස්ථරය විනිවිද යා හැකිය. එය trial-and-error ක්‍රමයට (එනම් ප්‍රායෝගිකව සිදු කරලම) පරික්ෂා කළ යුතුය.

සාමාන්‍ය තත්ව යටතේ D ස්ථරයේ ක්‍රියාකාරිත්වය ගණනය කර ආකෘතික ගත කළ හැකිය. එහෙත් සූර්යාගේ නිරන්තරයෙන් සිදුවන සූර්ය කුණාටු වැනි සංසිද්ධිවලට D ස්ථරය මෙන්ම අයනගෝලයේ අනෙක් ස්ථරද ඉතා සංවේදී වේ. සූර්යාගේ බොහෝ ක්‍රියාකාරිත්වයන් කල් තියා කිව නොහැකිය (කාලාවර්තයන් ඒවාට නැත). එනිසා සූර්යා නිසා අයනගෝලයේ සියලු ස්ථර අස්ථාවර වේ. පොදුවේ ඒ ඒ ස්ථරවලට කියන කරුණු මේ අනුව සූර්යාගේ හදිසි වෙනස්කම් හමුවේ වෙනස් වේ. මෙවන් විශේෂිත අවස්ථාවලදී සමහර විට D ස්ථරය විසින් HF සංඛ්‍යාතයන් පවා අවශෝෂණය කළ හැකිය. මෙවිට කිසිදු සංඛ්‍යාතයක් අයනගෝලයේ උදව් ලබා ගෙන ඈතට සම්ප්‍රේෂණයන් සිදු කළ නොහැකි වේවි පැය ගණනක් හෝ දවසක් දෙකක් යන තුරුම. සූර්යාගේ බලපෑම ගැන පසුවට වෙනමම සලකා බලමු.

ලෝකයේ විවිධ තැන්වලින් මෙන්ම චන්ද්‍රිකාවලින්ද සූර්යාගේ ක්‍රියාකාරිත්වයන් හා අයනගෝලයේ ක්‍රියාකාරිත්වයන් අඛණ්ඩව මොනිටර් කරනවා. එම ලබා ගත් දත්ත අනුව, තත්කාලීනව (real-time) එම දත්තයන් හා ඒවායේ ප්‍රස්ථාර හා පහසුවෙන් විශ්ලේෂණය කළ හැකි පරිදි සකස් කළ රූප සටහන් අද නොමිලේම අන්තර්ජාලය ඔස්සේ බැලිය හැකියි. මීට පෙරත් ට්‍රොපෝ සංසිද්ධිය ගැන එවැනි තත්කාලීන විස්තර බැලිය හැකි වෙබ් අඩවියක් ගැන අප කතා කළා. එලෙසම D ස්ථරයේ විස්තර බැලිය හැකි ඉතා හොඳ වෙබ් අඩවියකි http://www.swpc.noaa.gov/products/d-region-absorption-predictions-d-rap. ඒ ඒ ප්‍රදේශවල කුමන සංඛ්‍යාතයන් හායනය කරනවාද ආදී වැදගත් විස්තර එහි ඇත.

Heaviside layer ලෙසද හඳුන්වන E layer එකේ බලපෑම රාත්‍රී කාලයේදී නොසලකා හැරිය හැකියි මොකද හිරු බැසගියාට පසු ක්‍රමයෙන් මෙම ස්තරයේ අයන/ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වය අඩු වේ (රිකොම්බිනේෂන් වන වේගය වැඩියි අයණීකරණය සිදු වන වේගයට වඩා). D ස්ථරය විනිවිද ගිය මෙගාහර්ට්ස් 10ට අඩු සංඛ්‍යාතයන් “පරාවර්තනය” කර නැවත පොලොවට එවීමට මෙම ස්ථරය සමත්ය.

මෙතැනත් පරාවර්තනය යනුවෙන් පැවසුවත් සිදු වන්නේ සතතයෙන් සිදුවන වර්තන ක්‍රියාවලියකි. ට්‍රොපොස්ෆියර් ස්ථරය තුල ට්‍රොපෝ සංසිද්ධියේදී සිදු වූ පරිදි එය සිදු වේ. එහෙත් මෙහිදී වාතයේ උෂණ්නත්ව වෙනස (temperature inversion) නොව ඉලෙක්ට්‍රෝන විසිනුයි එය සිදු කරන්නේ. ඉලෙක්ට්‍රෝන විසින් කොහොමද වර්තනය සිදු කරන්නේ?

රේඩියෝ තරංග නිදහසේ පාවෙවී තිබෙන අයන/ඉලෙක්ට්‍රෝන සහිත ප්‍රදේශයකට මුදා හැරෙන විට, එම ඉලෙක්ට්‍රෝන රේඩියෝ තරංග උරාගෙන (“වෙරි කාරයො වගේ”) කම්පනය වන්නට පටන් ගන්නවා. එම කම්පනය සිදු වන්නේ තවත් (උදාසීන) අංශු/අණු බහුල පරිසරයක නම්, එම අංශු සමඟ අර කම්පනය වන ඉලෙක්ට්‍රෝන හැප්පීම නිසා තාපය ලෙස එම උරාගත් රේඩියෝ තරංග ශක්තිය උත්සර්ජනය වෙනවා. අන්න එවිට අප කියනවා ඉලෙක්ට්‍රෝන/අයන විසින් යම් රේඩියෝ තරංගයක් උරාගත්තා කියලා.

D ස්ථරයේ මුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන මෙන්ම උදාසීන අංශුද බහුල වශයෙන් පැවති නිසාත් සෑහෙන්න හොඳ අංශු ඝනත්වයක් (F ස්ථරවලට සාපේක්ෂව) තිබුණ නිසාත්, එම ස්ථරයේදී රේඩියෝ තරංග උරා ගත් බව දැන් පැහැදිලියි නේද?

සංඛ්‍යාතය අඩුයි යනු තරංග ආයාමය විශාලයි කියන එකයි. එවිට කම්පන දුර විශාලයි. එනිසා වෙනත් අංශු සමඟ හැප්පීමේ සම්භාවිතාව වැඩියි. සංඛ්‍යාතය වැඩි වන විට තරංග ආයාමය අඩු වීම නිසා කම්පනය වන දුර ප්‍රමාණය අඩු වීමෙන් වෙනත් අංශු සමඟ හැප්පීමේ සම්භාවිතාව අඩු වෙනවා. මෙන්න මෙනිසයි සංඛ්‍යාතය වැඩි වන විට උරා ගැනීම අවම වූයේ. දැන් සංඛ්‍යාතය හා උරාගැනීම අතර සම්බන්දතාවත් පැහැදිලියි.

E ස්ථරයේදී D ස්ථරයට වඩා මුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන බහුලයි උදාසීන අංශුවලට වඩා. තවද, එහි වායු ඝනත්වයත් අඩුයි. එනිසා රේඩියෝ තරංගවල සංඛ්‍යාතයට අනුරූපව ඉලෙක්ට්‍රෝන කම්පනය වුවත්, ළඟපාත ඇති අංශුවල ගැටීම අඩුය. එනිසයි එම ස්ථරය තුල රේඩියෝ තරංගවල උරාගැනීම අඩු මට්ටමක පවතින්නේ. පෙර සේම සංඛ්‍යාතය වැඩි වන විට, මෙම ගැටීම් තව තවත් අඩු වී ශක්ති හායනය තවත් අවම වෙනවා.

ඉලෙක්ට්‍රෝන විසින් උරාගත් ශක්තිය පෙර කියූ ලෙස තාප උත්සර්ජනයක් සිදු නොකරන විට, කම්පනය වන ඉලෙක්ට්‍රෝන විසින් නැවත එම උරාගත් ශක්තිය විමෝචනය කරනවා (එවිට පෙර උරාගත් රේඩියෝ තරංගයම නැවත මුදා හැරෙනවා). මෙම නැවත මුදා හරින රේඩියෝ තරංග විවිධ පැතිවලට යා හැකි වුවත් (විසිරී යෑමක්), සතතයෙන් සිදුවන වර්තනයක විලාසයෙන් යම් නිශ්චිත පැත්තකට වැඩිපුර රේඩියෝ තරංග ප්‍රමාණයක් ගමන් කිරීම නිසා, අවසානයේ නැවත පොලොවේ ඈත පෙදෙසකට එම සංඥා සම්ප්‍රේෂණය වෙනවා.

පොදුවේ අයනගෝලය තුල සිදුවන වර්තන සංසිද්ධි ගැන කතා කිරීමේදී නිතර භාවිතා කිරීමට සිදු වන සංකල්ප හා වචන කිහිපයක් ගැන දැන් බලමු.

Angle of radiation හෙවත් Wave angle (θ), යනු යම් ඇන්ටනාවක් තිබෙන ස්ථානයට පෙනෙන ක්ෂිතිජයේ (එනම් තිරස් රේඛාවක) සිට සම්ප්‍රේෂක ඇන්ටනාවෙන් රේඩියෝ තරංග නිකුත් වන දිශාව අතර කෝණයයි.

සාමාන්‍යයෙන් අයනගෝලයේ සලකා බලනු ලබන ඕනෑම ස්ථරයක් හරහා යම් නිශ්චිත සංඛ්‍යාතයකට ඉහල රේඩියෝ තරංග එම ස්ථරයෙන් “පරාවර්තනය” (සතතයෙන් සිදුවන වර්තනය) කරනු ඇත. එහෙත් ඊට වේව් ඈන්ගල් එකත් බලපානවා. උදාහරණයක් ලෙස, D ස්ථරය සලකා බැලුවොත්, එය අංශක 45ක වේව් ඈන්ගල් එකකින් 3MHz ක සංඛ්‍යාතයක රේඩියෝ තරංගයක් යැවූ විට, සම්පූර්ණයෙන්ම උරා ගත්තත්, එම වේව් ඈන්ගල් එක ක්‍රමයෙන් වැඩි කරගෙන යන විට, එක්තරා කෝණයකදී (සිතමු එය අංශක 60 කියා) D ස්ථරයෙන් පරාවර්තනය වෙයි. මෙවිට 4MHz සංඥාවක් යවන විට අංශක 60දී වුවත් එය සම්පූර්ණයෙන්ම උරා ගන්නවා යැයි සිතමු. මෙවිට කෝණය වැඩි කරගෙන යෑමේදී යා හැකි උපරිම කෝණය වන අංශක 90දී එම රේඩියෝ සංඥාව පරාවර්තනය වූයේ යැයි සිතමු.

මෙලෙස, සලකා බලනු ලබන ස්ථරයකදී, සලකා බලනු ලබන යම් සංඛ්‍යාතයක රේඩියෝ තරංගයක් එම ස්ථරය මඟින් පරාවර්තනය වීම සඳහා තිබිය යුතු අවම වේව් ඈන්ගල් එක critical wave angle හෙවත් critical angle (අවධි කෝණය) ලෙස හැඳින්වේ. ඒ අනුව ඉහත උදාහරණ සැලකූ විට, ඩී ස්ථරය සඳහා 3MHz සංඛ්‍යාතය සඳහා ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් එක අංශක 60 වේ. ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් එකට සමාන හෝ ඊට වඩා වැඩි වේව් ඈන්ගල් එකකදී අදාල රේඩියෝ පරාවර්තනය වෙයි.

සමහරවිට, වේව් ඈන්ගල් එක ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් අගයටත් වඩා තවත් වැඩි කරගෙන ගියොත්, එම තරංග එම ස්ථරය මඟින් පරාවර්තනය වෙනවා වෙනුවට එම ස්ථරය විනිවිද යා හැකිය.

සමහර සංඛ්‍යාතයන් කුමන කෝණයකින් යැව්වත් අදාල ස්ථරය විසින් සම්පූර්ණයෙන්ම උරා ගනීවී (උපරිම ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් අගය වන අංශක 90න් යැව්වත්). උදාහරණයක් වශයෙන් LF පරාසයේ කිසිදු සංඛ්‍යාතයක් කුමන කෝණයකින් යැව්වත් D ස්ථරයෙන් අවශෝෂණය කර ගනී. එවැනි සංඛ්‍යාතයන්ට එනිසා ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් යන වචනය වලංගු නැත. එලෙසම, සමහර සංඛ්‍යාතයන් අවම වේව් ඈන්ගල් අගය වන 0න් යැව්වත් ඒවා අදාල ස්ථරය විනිවිද යාවි. උදාහරණයක් ලෙස UHF පරාසයේ කිසිදු සංඛ්‍යාතයක් D ස්තරය විසින් සම්පූර්ණයෙන්ම බ්ලොක් කරන්නේ නැත. ඒවැනි අවස්ථාවලදීද ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් යන වචනය එම සංඛ්‍යාතයන්ට යෙදීම සුදුසු නැත.

යම් සංඛ්‍යාතයක් සඳහා එක් එක් ස්ථරයට තිබෙන්නේ වෙනස් ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් වේ. එක් එක් ස්ථරයක් සඳහා වෙන වෙනම ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් තිබුණත්, පොලොවේ සිට රේඩියෝ සංඥා යවන අපට සාමාන්‍යයෙන් දැනගැනීමට අවශ්‍ය වන්නේ සමස්ථ වායුගෝලයම මඟින් (එනම් සියලු ස්ථර එක්ව) රේඩියෝ සංඥාවලට කරන අවසාන බලපෑමයි. එනිසා, ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් අගයන් සියලු ස්ථරයන්ගේ සමුච්ඡිතයක් ලෙස සාමාන්‍යයෙන් පවසනවා. එය පර්යේෂණතාත්මකව ටෙස්ට් කර ලබා ගත් දැනුමකි (සූත්‍ර සුලු කිරීමෙන් ලබා ගත් අගයන් නොව). ඒ අනුව අහවල් සංඛ්‍යාතයෙන් යුතු රේඩියෝ තරංගයක් අයනගෝලයෙන් පරාවර්තනය කරවීමට යැවිය යුතු ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් එක මේකයි කියා යම් අගයක් ගැන පැවසිය හැකියි.

යම් සංඛ්‍යාතයක් එහි ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් එකෙන් යවන විට එහි ප්‍රශස්තම පරාවර්තනය සිදු වෙයි (අඩුම හායනය සහිත පරාවර්තනය). එම ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් එක ඉක්මවා යන විට, ක්‍රමයෙන් එම සංඛ්‍යාතයන් අයනගෝලය විනිවිද යන්නට පටන් ගන්න බවත් ඔබ දන්නවා. සාමාන්‍යයෙන්, යම් x නම් සංඛ්‍යාතයක ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් එක a නම්, එම x සංඛ්‍යාතයට වඩා අඩු y සංඛ්‍යාතයක (x > y) ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් එක වන b අගය, aට වඩා වැඩිය (b > a). ඒ අනුව, ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් හා සංඛ්‍යාතය අතර තිබෙන්නේ ප්‍රතිලෝම සමානුපාතයකි (සංඛ්‍යාතය වැඩි වන විට ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් එක අඩු වේ).

අපට පර්යේෂණාත්මකව සොයා ගත හැකියි ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් එක අංශක 90ක් තිබෙන රේඩියෝ සංඛ්‍යාතය කුමක්ද කියා. එනම්, යම් ඇන්ටනාවකින් කෙලින්ම සිරස්ව/ඉහලට විවිධ රේඩියෝ සංඛ්‍යාතයන් විසුරුවා හරින්න (“පහල සංඛ්‍යාතයකින් පටන් ගෙන ක්‍රමයෙන් ඉහල සංඛ්‍යාතයන් කරා සංඛ්‍යාතයන් වැඩි කරමින් යමින්” – frequency sweepng). මෙවිට පහල සංඛ්‍යාතයන් අයනගෝලය (එහි විවිධ ස්ථර) විසින් උරා ගනී; පරාවර්තනයක් නොවේවි. එහෙත්, සංඛ්‍යාතය වැඩි කරගෙන යන විට, එක්තරා සංඛ්‍යාතයකදී පරාවර්තනය වන බව පෙනේවි. ඉන්පසු තවදුරටත් සංඛ්‍යාතය වැඩි කරමින් යවන විටත් එම පරාවර්තනය සිදු වේ. එහෙත් නැවත එක්තරා සංඛ්‍යාතයකදී කිසිදු පරාවර්තනයක් නොවේවි. මෙවිට සිදුවන්නේ තරංග අයනගෝලය විනිවිද යෑමයි. මෙන්න මෙම විනිවිද යෑමට ආසන්න සංඛ්‍යාතය critical frequency (අවධි සංඛ්‍යාතය) කියා කියනවා. ක්‍රිටිකල් ෆ්‍රීක්වන්සි එකට වඩා වැඩි සංඛ්‍යාත සියල්ල සිරස්ව යවන විට අයනගෝලය හරහා විනිවිද යයි (එහෙත් ඇල කර යැව්වොත් පරාවර්තනය විය හැකි බව දැන් ඔබ දන්නවා).

සටහන

ක්‍රිටිකල් සංඛ්‍යාතය සෙවීමට කෙලින්ම උඩට යම් සංඛ්‍යාත පරාසයක් පුරා එකින් එක වෙනස් සංඛ්‍යාතයන් යවා ඉන් පරාවර්තනයනය සොයා බැලීමට ionosonde හෙවත් chirpsounder නම් උපකරණය විශේෂයක් භාවිතා කෙරේ. එයත් රේඩාර් තාක්ෂණයකි. දළ වශයෙන් මෙගාහර්ට්ස් 0.1 සිට 30 දක්වා සංඛ්‍යාත කලාපය තුල වරකට එක් නිශ්චිත සංඛ්‍යාතය බැඟින් මෙලෙස උඩට සම්ප්‍රේෂණය කරයි. මෙහිදී එක් එක් සංඛ්‍යාතයන්හි පරාවර්තනය වී එන සංඥාවේ ප්‍රබලතාවන් මැන ගත් විට, අයනගෝලය විවිධ ස්ථරයන් පිළිබඳ අධ්‍යයනයක් සිදු කළ හැකිය.

මෙවැනි උපකරණයකින් ලබා ගන්නා වැදගත් ප්‍රස්ථාරයකි ionogram කියා කියන්නේ. එහිදී එක් එක් සංඛ්‍යාතයන් යැවූ විට, එම තරංග කෙතරම් උසකින් පරාවර්තනය වූයේදැයි දක්වනවා.

මේ අනුව, ක්‍රිටිකල් ෆ්‍රීක්වන්සි යනු අයනගෝලය හරහා විනිවිද නොයන සේ සිරස්ව යැවිය හැකි උපරිම සංඛ්‍යාතයයි. මෙම සංඛ්‍යාතය දැන සිටීමේ වාසියක් ඇත. එනම්, ඔබ මෙම ක්‍රිටිකල් සංඛ්‍යාතයට වඩා අඩු සංඛ්‍යාතයක රේඩියෝ තරංග (හා අයනගෝලය විසින් උරා ගන්නා සංඛ්‍යාතයන්ට වඩා වැඩි සංඛ්‍යාතයන් සහිත) අහසට මොන කෝණයකින් යැව්වත් අනිවාර්යෙන්ම ඒවා පරාවර්තනය වෙනවා. ඉහත කළ පැහැදිලි කිරීම් ඔස්සේ එය ඔබට පහසුවෙන් තේරුම්ගත හැකිය. මෙවිට, ඔබගේ ඇන්ටනාවෙන් සිරස්ව කේතුවක (cone) ආකාරයෙන් කෙලින්ම අහසට තරංග යැව්වොත්, එම තරංග ඔබ සිටින තැන සිට වටේට විශාල භූමි වපසරියකට පැතිරේවි ඩෙඩ් සෝන් නැතිව. ඒ කෙසේද?

කෙලින්ම උඩට යන සංඥාව කෙලින්ම යටට (සම්ප්‍රේෂක ඇන්ටනාව තිබෙන තැනට) පරාවර්තනය වේ. කෙලින්ම උඩට නැතිව අංශක දශම ගණනක් (විකලා 1ක් තරම් කුඩා අගයක් ගමු) වෙනස් වූ විට, එම තරංගය පරාවර්තනය වී පැමිණෙන්නේ (පතන කෝණයට සමාන පරාවර්තන කෝණයකින් නිසා) ඇන්ටනාවේ සිට “ඇබිත්තක්” ඈතිනි. මෙලෙස කේතුවක ආකාරයෙන් සංඥා යැවෙන නිසා, ඇන්ටනාව අවට (දළ වශයෙන්) වෘත්තාකාර ප්‍රදේශයක්ම ආවරණය වේ. පොලොව මත සංඥා ලැබෙන එම වෘත්තාකාර “ලපයේ” අරය (සම්ප්‍රේෂක ඇන්ටනාවේ සිට සංඥා ලැබෙන මායිම් පරිධියට ඇති දුර) තීරණය වන්නේ ඇන්ටනාවේ සිට සංඥා පරාවර්තනය කරන අයනගෝල ස්ථරයට ඇති උස, ඇන්ටනාවෙන් සංඥා මුදා හැරෙන කේතුවේ ඇල පැත්තේ කෝණය මතයි. තවද, එක hop එකක් වෙනුවට හොප් කිහිපයක් (පොලොවත් අයනගෝලයත් අතර එහෙට මෙහෙට පරාවර්තන කිහිපයක්) සිදු වේ නම්, මෙම ලපයේ අරය කිහිප ගුණයකින් වැඩි වේවි.

සංඛ්‍යාතය හා වේව් ඈන්ගල් අතර ප්‍රතිලෝම සමානුපාතයක් තිබන බවත්, ක්‍රිටිකල් ඈන්ගල් එකට වැඩි කෝණයකින් සංඥා යැවුවොත් සමහරවිට තරංග පරාවර්තනය වෙනවා වෙනුවට අයනගෝලය විනිවිද යා හැකි බවත් පෙරදී ඉගෙන ගත්තා. මෙනිසා වේව් ඈන්ගල් හා සංඛ්‍යාතය අතර “සෙල්ලමක්” තිබේ (මෙම සාධක දෙක විවිධ ආකාරයෙන් වෙනස් කිරීමෙන් සංඥාවක් අයනගෝලයේ වද්දා ඈතට සම්ප්‍රේෂණය කිරීමේ සෙල්ලම). සම්ප්‍රේෂක ඇන්ටනාව හා ආදායක ඇන්ටනාව අතර දුර නිශ්චිත (fixed) නම්, අයනගෝලයෙන් පරාවර්තනය සිදු කර සම්ප්‍රේෂක ඇන්ටනාවේ සිට ආදායක ඇන්ටනාවට සංඥා යැවීමට අවශ්‍ය වූ විට, යොදාගත හැකි උපරිම සංඛ්‍යාතය Maximum Usable Frequency (MUF) ලෙස හැඳින්වේ.

ඉහත පැවසූ ලෙසට, සම්ප්‍රේෂකයේ සිට ආදායකය දක්වා සංඥා එවීමට හැක්කේ එක් සංඛ්‍යාතයකට පමණක් නොවේ. වේව් ඈන්ගල් එක වෙනස් කරමින් විවිධ සංඛ්‍යාතයන්ට එය කළ හැකිය. එහෙත් MUF වලින් කියන්නේ එලෙස භාවිතා කළ හැකි සංඛ්‍යාත පරාසයේ උපරිම සංඛ්‍යාතය කුමක්ද යන්නයි. සාමාන්‍යයෙන් අවම වේව් ඈන්ගල් එකට අදාලවයි මෙය සලකා බලන්නේ (මොකද වේව් ඈන්ගල් එක අඩු වන විට ක්‍රිටිකල් ෆ්‍රීක්වන්සි එක වැඩි වේ; අපට අවශ්‍ය ඉතිං උපරිම සංඛ්‍යාතයනෙ). දළ වශයෙන් ක්‍රිටිකල් ෆ්‍රීක්වන්සි එක මෙන් තුන්ගුණයත් පස්ගුණයත් අතර අගයක් ලෙස MUF සැලකිය හැකිය. ක්‍රිටිකල් සංඛ්‍යාතයත් MUF අතරත් තිබෙන වඩා නිරවද්‍ය සම්බන්ධතාව පහත දැක්වේ.

MUF = (critical frequency)/cosθ = (critical frequency).secθ

1/cosθ හෙවත් secθ යන්න MUF factor ලෙස සැලකේ. එහි θ යන කෝණයෙන් කියවෙන්නේ අයනගෝලය වෙතට රේඩියෝ තරංග යොමු කරනු ලබන කෝණයයි.

දවසේ වෙලාව, ඍතුව, හා සූර්යාගේ ස්වභාවය යන සාධක මත මෙම සංඛ්‍යාතය මොහොතින් මොහොත වෙනස් විය හැකිය. මොහොතින් මොහොත එම අගය වෙනස් විය හැකි නිසා දිගුකාලීන (මාසයක කාලයක්) MUF මධ්‍යස්ථ අගයක්ද බොහෝවිට භාවිතා වේ. යම් මාසයක් තුලදී MUF තනි අගයක් නොව, අගය පරාසයක් පවතීවි. මෙම අගයන් අතරින්, අඩුම ගානේ එම මාසය තුල 50%ක කාල ප්‍රතිශතයක් පැවති උපරිම සංඛ්‍යාතය MUF ලෙස සැලකේ.

අයනගෝලයේ උපකාරයෙන් ඈතට සංඥා යැවීමේදී හැකි උපරිම සංඛ්‍යාතය යොදා ගැනීම වාසිදායක වේ. ඊට එක් හේතුවක් වන්නේ D ස්ථරයෙන් සිදුවන හායනය එවිට ඉතා අවම වීමයි (සංඛ්‍යාතය දෙගුණ වන විට හායනය හතර ගුණයකින් අඩු වෙනවානෙ). තවත් හේතුවක් වන්නේ, සංඛ්‍යාතය වැඩි වන්නට වන්නට එම සංඛ්‍යාතය පරාවර්තනය වන අයනගෝල ස්ථරයේ උසද වැඩි වේ (එනම්, යම් සංඛ්‍යාතයක් පරාවර්තනය වන්නේ අයනගෝලයේ මැද ස්ථරයකින් නම්, එම සංඛ්‍යාතයට වඩා වැඩි සංඛ්‍යාතයක් පරාවර්තනය වන්නේ ඊට වඩා උස් ස්ථරයකිනි). එසේ පරාවර්තනය වන උස වැඩි වන විට, තවත් ඈතට සංඥාව පරාවර්තනය වීම වාසිදායක වේ. තවද, යට ස්ථර කිහිපයකිනුත් පරාවර්තනයන් සිදු වූවා නම්, එය තරංගයේ ශක්තිය හානිවීමකි (මඟ දිගට සංඥාව බෙදෙමින් යන නිසා); මැද ස්ථරවලින් එලෙස පරාවර්තනය නොවන විට අවසානයේ පරාවර්තනය වන්නේ ප්‍රබල සංඥාවකි.

MUF අගයෙන් 80%ත් 90%ත් (තනි අගයක් ලෙස 0.85 හෙවත් 85%ක්) අතර අගයක සංඛ්‍යාතය Optimum Working Frequency (OWF) ලෙස හැඳින්වේ. ප්‍රායෝගිකව දිගු වේලාවක් අයනගෝලයේ උපකාරයෙන් සන්නිවේදනය කරන්නට බලාපොරොත්තු වෙනවා නම් මෙම OWF සංඛ්‍යාතයෙන් එය සිදු කිරීම වටිනවා. ඉහත ඡේදයේ සඳහන් ආකාරයට හැකි උපරිම සංඛ්‍යාතය භාවිතා කිරීම හැම අතින්ම හොඳය/වාසිදායකය. එහෙත් අයනගෝලය කෙටිකාලීනව නිරන්තරයෙන් වෙනස් වේ. එවිට MUF අගය පොදු දිගුකාලීන මධ්‍යස්ථ අගයට වඩා පහල යා හැකියි. එවිට සන්නිවේදනය ඇනහිටීවි. ඉතිං, ඊට පිලියම තමයි මෙවන් කෙටිකාලීන අයනගෝල වෙනස්කම්වලට ඔරොත්තු දීම සඳහා MUF ට වඩා 20%ක් පමණ අඩු සංඛ්‍යාතයක් යොදා ගැනීම.

උපරිම සංඛ්‍යාතයක් සේම Lowest Usable Frequency (LUF) නමින් අවම සංඛ්‍යාතයක්ද ඇත. අයනගෝලයේ උපකාරයෙන් ඈතට සන්නිවේදනය කිරීමේදී සංඛ්‍යාතය වැදගත් බව ඔබ දන්නවා. MUF නිර්චචනෙය්දී සේම මෙහිදිත්, යම් ස්ථාන දෙකක් අතර අයනගෝලය හරහා පරාවර්තනය කරමින් සංඥා යැවීමේදී භාවිතා කළ හැකි අවම සංඛ්‍යාතය LUF වේ. සංඛ්‍යාතය අඩු වන විට, D ස්ථරය විසින් හායනය වැඩියෙන් සිදු කරන අතරම, අයනගෝලයේ ඉහල ස්ථර ගණනාවකින් සුලු වශයෙන් සිදුවන පරාවර්තන ප්‍රමාණයද වැඩි වේ (මෙවිට අවසානයේ අපට අවශ්‍ය ප්‍රමුඛ ස්ථරයෙන් පරාවර්තනය සිදු වන්නට තිබෙන්නේ දුබල සංඥාවකි).

ඇත්තටම යවන සංඥාවේ ජවය වැඩි කළ හැකි නම්, ඕනෑම ස්ථරයකින් සිදුවන හායනයට යම් පමණකට හෝ ඔරොත්තු දීමේ හැකියාව වැඩි වේ (යුද්ධයකදී සෙබලුන් මැරෙන විට තවත් සෙබලුන් ඒ වෙනුවෙන් යෙදිය හැකි නම් යුධ පෙරමුණ ඉදිරියටම යා හැකි වන්නා සේ). එම කාරණයත් නිතරම මතකයේ රඳවා ගත යුතුය. ඉතිං, යම් සංඥාවක් යම් කෝණයකින් යවන විට එහි සියලුම සංඥා අවශෝෂණය වේ නම්, ඇන්ටනාවෙන් යැවෙන සංඥා ජවය වැඩි කරගෙන ගියොත් පරාවර්තනය වන යම් සංඥා ප්‍රමාණයක් පවතීවි. එහෙත් මෙලෙස ඈතට සංඥා යැවීම නාස්තිකාර ක්‍රමයකි.

කෙසේ වෙතත් LUF ට වඩා අඩු සංඛ්‍යාතයක් යම්කිසි හේතුවක් නිසා භාවිතා කිරීමට අවශ්‍යම නම්, ඉහත පැවසූ ආකාරයට සංඥා ජවය වැඩි කරගෙන යන්න. LUF සිට අඩු වන සෑම 2MHz ක් සඳහා ඩෙසිබල් 10 බැඟින් ජවය වැඩි කරගෙන යන්න. උදාහරණයක් ලෙස යම් ස්ථාන දෙකක් අතර සන්නිවේදනය සඳහා LUF ලෙස 20MHz භාවිතා කළා නම්, හා ඒ සඳහා වොට් 50ක් යොදා ගත්තේ නම්, 16MHz ක සංඛ්‍යාතය එම වොට් 50න්ම යැව්වොත් අයනගෝලය විසින් උරා ගනීවී. එහෙත් සෑම 2MHz ක අඩුවීමකට ඩෙසිබල් 10ක් වැඩි කිරීම යන න්‍යාය මත මෙම 16MHz යැවීමට ඩෙසිබල් 20ක් වැඩිපුර ජවයක් භාවිතා කළ හැකිය (එනම් වොට් 5000ක්). ට්‍රාන්ස්මීටරයේ ජවය වැඩි කරනවාට අමතරව සම්ප්‍රේෂක හා ආදායක ඇන්ටනා දෙකෙහි ගේන් වැඩි කිරීමෙන්ද එය කළ හැකිය.

E ස්ථරයේ අහම්බෙන් ඇති වන හා රේඩියෝ තරංගවලට බලපාන තවත් සුවිශේෂි සංසිද්ධියක් තිබෙනවා Sporadic E propagation හෙවත් Es propagation හෙවත් E-skip නමින් (sporadic යන්නෙහි තේරුම “නිශ්චිත නැතිව අහඹු ලෙස සිදුවන” යන්නයි). කිලෝමීටර් 90ත් 160ත් අතර උසකදී (එනම් E ස්ථරය තුල) ඇතිවන ඉතා තුනී (මීටර් කිහිපයක ගනකමක්/උසක් ඇති) අධික අයන/ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රමාණයක් සහිත කලාප හෙවත් “ආරෝපන වලාකුලු” ඇති වී, රේඩියෝ තරංග එම ආරෝපන වලාකුලේ වැදී පොලොව දෙසට වර්තනය (පරාවර්තනය) වේ. ඉතා තුනී වුවත් මෙවැනි ආරෝපන වලාකුලක් මීටර් කිහිපයක සිට කිලෝමීටර් 100කට වඩා වැඩි දිගක් දක්වා විශාල විය හැකියි. හැඩයෙන් මේවා වෘත්තාකාර හෝ දිගටි විය හැකියි. මෙතරම් තුනී ආරෝපන තට්ටුවකින් රේඩියෝ තරංගයක් පොලොව දෙසට වර්තනය කරන්නට නම්, එම සිහින් ස්ථරයේ (වලාකුලේ) යට මායිමේ සිට උඩු මායිම දක්වා ඉතා ඉහල “ආරෝපන ඝනත්වය වැඩි වීමේ සීඝ්‍රතාවක්” (charge density gradient) තිබිය යුතුය.

 

මෙවැනි අහඹු ආරෝපන වලාකුල් ඇති වන්නේ ඇයිදැයි තවමත් නිශ්චිතව හඳුනාගෙන නැති අතර, එය සූර්යාගේ විචලනයන්ට ඍජුවම සම්බන්දයක් නැතැයි හඳුනාගෙන තිබේ. සුලුවෙන් යම් කාලයක් පුරාවට වර්ධනය වී උච්ඡතම ආරෝපන මට්ටමට විත්, පසුව නැවත ආරෝපන යම් කාලයක් පුරාවට හීන වෙමින් වලාකුල අහෝසි වී යයි.

මෙලෙස වලාකුලේ ආරෝපණ ඝනත්වය ක්‍රමයෙන් වැඩි වී ක්‍රමයෙන් අඩුවීම සංඛ්‍යාතයට ඍජුවම බලපානවා. ආරෝපන ඝනත්වය වැඩි වේගෙන යන විට, සාමාන්‍යයෙන් E ස්ථරය විනිවිද යන සංඛ්‍යාතයන් පවා පරාවර්තනය වෙන්නට පටන් ගන්නවා විනිවිද යන්නට නොදී. ඝනත්වය වැඩි වන්නට වන්නට තව තවත් ඉහල සංඛ්‍යාතයන් එලෙස පරාවර්තනය වෙනවා. මෙලෙස VHF සංඛ්‍යාතයන් පවා මෙමඟින් ඈතට සම්ප්‍රේෂණය කෙරේ. උච්ඡතම ඝනත්වයක් ඇති අවස්ථාවකදි 250MHz දක්වා පරාවර්තනය කරාවි. ඝනත්වය නැවත දුර්වල වෙමින් යන විට නැවත පරාවර්තනය වන සංඛ්‍යාතය ඊට සමානුපාතිකව පහත යයි.

සාමාන්‍යයෙන් E ස්ථරය විනිවිද යන HF තරංග පහසුවෙන්ම Es සංසිද්ධිය නිසා පරාවර්තනය වේ. එහිදී ආරෝපන ඝනත්වය කුමක් වුවද කම් නැත. ආරෝපන ඝනත්වය වැඩියෙන් තිබීම අවශ්‍ය වන්නේ HF ටත් ඉහල VHF සංඛ්‍යාතයන්ටයි. ඝනත්වය වැඩි වන්නට වන්නට පරාවර්තනය වන සංඛ්‍යාතයන්ට සිදුවන හායනයද අඩු වේ. මෙනිසා, හොඳ Es තත්වයක් යටතේ කුඩා වොට් ගණනක සංඥා පවා ඉතා ඈතට ප්‍රබලව විසිරී යෑමට අවස්ථාව තිබේ.

සම්ප්‍රේෂකයේ සිට කොතරම් දුරකට මෙම සංසිද්ධිය නිසා සංඥා විසිරී යයිද යන්න තීරණය වන්නේ ආරෝපන වලාකුල හටගන්නා උස, එම වලාකුලේ ආරෝපන ඝනත්වය, එම වලාකුල දෙසට ඇන්ටනාවේ සිට රේඩියෝ තරංග යොමු කරන කෝණය මතයි (මෙම සාධක ගැන මීට කලිනුත් අප කතා කර තිබෙනවානෙ). එනිසා කිලෝමීටර් හත් අටසියක සිට 2000ක් දක්වා දුරක් එක් හොප් එකකින් මෙම සංඥා ගමන් කළ හැකියි.

මෙම සංසිද්ධිය අහඹු එකක් වුවත් (එනම් හරියටම අහවල් වෙලාවට හටගනී කියා පුරෝකතනය කළ නොහැකිය), අවුරුද්දේ යම් යම් කාලවලදී බහුල වශයෙන් එය ඇතිවිය හැකි බව සොයා ගෙන තිබේ (එනම් ඊට ඍතු බලපෑම තිබේ). සාමාන්‍යයෙන් දවල් කාලයේදී වැඩිපුර මෙය සිදුවේ. සමකයෙන් උඩ උතුරු අර්ධගෝලයට ග්‍රීස්ම ඍතුවේදී (Summer), එනම් මැයි සිට අගෝස්තු දක්වා කාලයේදී බහුලව වශයෙන් එම ප්‍රදේශවලට එය ඇති වේ. එලෙසම දකුණු අර්ධගෝලයේ ග්‍රීස්ම ඍතුවේදී, එනම් නොවැම්බර් සිට පෙබරවාරි දක්වා කාලයේදීද මෙම ප්‍රදේශවලට එය ඇති වේ. එම මාස පරාසවල මැද හරියේදී තමයි උපරිම ලෙස මෙම සංසිද්ධිය සිදු වන්නේ. එලෙසම උතුරු අර්ධයේදී දෙසැම්බර් හා දකුනු අර්ධයේදී ජූනි මාසයේද එය බහුලව ඇති වේ. සමකාසන්න පෙදෙස්වලට නම් එවැනි ඍතු භේදයක් නැතිව දහවල් කාලයේදී අහඹු ලෙස අවුරුද්ද පුරාම එය සිදු විය හැකිය.

මෙම ක්‍රමයේ තිබෙන අහඹුතාව නිසා වානිජමය වශයෙන් එය යොදා ගන්නේ නැත. එහෙත් ආධුනික ගුවන් ශිල්පින්ට මෙය ඉතා වටිනා අවස්ථාවකි (ඔවුන්ට ඕන මොන ක්‍රමයකින් හෝ කුඩා කාලයකට හෝ ඈතකට සංඥා යවන්නයි; එය අමාරු හෝ දුර්ලභ වන තරමට “ජොලිය” වැඩිය; එය විනෝදාංශයකි).

පොදුවේ මෙය දෙයාකාරයකින් කරදරයක් ඇති කරනවා. එකක් නම්, ඈත රටක/ප්‍රදේශයක VHF තරංග පැමිණ අපේ සංඥාවලට බාධා ඇති කරනවා. දෙවැන්න නම්, HF තරංගත් මෙම වලාකුලු වලින් නවතා නැවත පරාවර්තනය කිරීමයි. එලෙස නොකළා නම්, HF තරංග තවත් ඉහලට ගොස් F ස්ථරය දක්වා ගමන් කොටයි පරාවර්තනය වන්නේ. එවිට උස වැඩි නිසා, විශාල දුරකට සංඥා විසිරේවි. එහෙත් දැන් උස අඩු තැනකින් නවතා පරාවර්තනය කරන නිසා, අර තරම් විශාල දුරකට සංඥාව විසිරෙන්නේ නැත (උස අඩු වන විට විසිරෙන දුරද අඩු වෙන බව ඔබ දන්නවා).

අන්තර්ජාලය හරහා ලොවපුරා සිටින සමහර ආධුනික ගුවන් විදුලි ශිල්පින් විසින් තම තමන්ගේ ප්‍රදේශවල මේ වෙලාවේ E-skip පවතිනවාද යන්න ෂෙයාර් කර ගනී. මෙවැනි දත්ත එකතු කර ලොව වටා තත්කාලීනව E-skip පවතිනවාද යන්න පෙන්වන රූප හා ප්‍රස්ථාර අන්තර්ජාලයේ ඇත. එවැනි සේවාවක් http://tvcomm.co.uk/g7izu/propagation-maps/hf-global-radio-propagation/ නම් වෙබ් පිටුව හරහාද නොමිලේ ලබා දේ.

අයනගෝලය ආධාරයෙන් කරන රේඩියෝ සන්නිවේදනයේදී ඉතාම වැදගත් හා ප්‍රමුඛ ස්ථරය වන්නේ F ස්ථරයයි. දිවා කාලයේදී F1, F2 ලෙස ස්ථර දෙකක් ලෙස පවතින අතර රාත්‍රිය වන විට තනි F ස්ථරය බවට පත් වේ. දිවා හා රාත්‍රී දෙකෙහිම HF සංඛ්‍යාතයන් මෙම ස්ථරයෙන් පොලොව දෙසට වර්තනය කරනවා. ඉතා උසින් මෙම ස්ථර පිහිටා තිබෙන නිසා වැඩිම දුරකට සංඥා විහිදුවන්නේ F ස්ථරයයි.

F1 ස්ථරය මඟින් 10MHz දක්වා සංඥා පරාවර්තනය කරනවා. මීට වඩා වැඩි සංඛ්‍යාතයන් F2 ස්ථරය දක්වා ගමන් කරයි. F2 ස්ථරයෙන් 50MHz දක්වා සංඛ්‍යාතයන් පරාවර්තනය කරයි. ස්ථරයේ අයන ඝනත්වය අඩු වැඩි වෙන විට, මෙම සංඛ්‍යාතයන් තරමක් අඩු වැඩි විය හැකිය. පහල E ස්ථරයන් (එක් හොප් එකකින්) උපරිම 2000kmක් පමණ ඈතට රේඩියෝ තරංග විසුරුවා හරින අතරේ F ස්ථරයෙන් එමෙන් දෙගුණයක දුරක් විසුරුවා හැරේ.