전리층

The Ionospheric Regions

개요

전리층은 대기중의 기체가 태양복사에 의해 이온화(전리)되어 고유의 전기적 특성을 지닌 층을 이룬 것을 말한다. 일정 주파수 이하의 전자기파를 반사하는 특징을 가지므로, 이를 이용한 전리층 반사 통신이 활발하며, DX를 갈망하는 아마추어 무선사들에게 없어서는 안 될 신비한 자연현상이다.

동지보다 하지에, 밤보다 낮에 자외선의 영향이 크므로 전리층의 특성이 뚜렷해진다. 또 태양활동에 의한 태양풍에 의해서도 특성이 강해진다. 대기권층의 기체 밀도 및 온도와도 어느 정도 상관관계가 있다.

반사 지점이 적도면 자외선, 극지면 태양풍의 영향이 크므로, 특성이 비교적 강하게 나타난다. 반사 지점은 반사가 일어나는 고도가 높을수록 전자기파의 도약(Skip) 거리가 멀어진다.

본 문서에서 기술하는 전리층의 특성 주파수는 수직 방출을 기준으로 한 임계 주파수(Critical Frequency)이다. 이를 입사각의 코사인(Cosine)으로 나누면 반사 가능한 최대 주파수(Maximum Usable Frequency)가 되는데, 이 값은 대체로 임계 주파수의 3-4배 정도가 된다. 최적 운용 주파수(Optimum Working Frequency)는 최대 운용 주파수의 85%이다.

전리층

D층

주로 낮에만 나타나며, 중간권(Mesosphere)과 어느 정도 일치한다. 임계 주파수는 10 MHz 이하.

SID

SID(Sudden Ionospheric Disturbance; 돌발성 전리층 교란)

SID 또는 델린저 현상은 일시적으로 강력한 태양풍이 유입되면서 특히 D층의 전기적 특성이 강해지고 저고도까지 영역이 확대되는 현상이다.

일반적으로 수 분에서 수 시간 동안 지속되며, VHF 이하의 장거리 교신에서 비정상적인 감쇠가 일어나 일시적으로 통신이 두절될 수 있다. 한편 VLF에서는 장거리 전송에 더 유리해지는 것이 발견되었다.

1930년대 존 하워드 델린저(Dellinger)가 이러한 현상과 더불어 태양 자전 주기의 2배인 약 55일 간격으로 나타나는 경향이 있음을 발견하였다.

E층

열권(Thermosphere)의 하부를 차지한다. 임계 주파수는 10 MHz 이하.

산발성 E

Sporadic E

E층에서 여름에 산발적으로 활성화되며, 일시적으로 에너지가 집중되면서 임계 주파수가 25 MHz를 넘길 수 있다. 또 F층과의 상호작용으로 전자기파가 비정상적으로 멀리 전달되는 라디오 덕트 현상의 원인이 되기도 한다.

F층

열권과 외기권(Exosphere)에 이르기까지 두께가 매우 두껍다. 임계 주파수는 15 MHz 이하이며, 일사량이 많을 때는 F₁과 F₂층으로 나뉘는데, F₂층은 특성이 더 강해진다.

확산성 F

Spread-F

산발성 E와 유사하며, F₂층에서 넓게 활성화되고 임계 주파수는 50 MHz 이상으로도 올라갈 수 있으며 VHF도 반사한다.

관련

• 단파 예보 및 주파수 계산기