Ausbreitung auf Kurzwelle
Warum eine Station in 3000 Kilometern Entfernung lauter ankommt als eine in 300 - und warum Morsecode noch da ist, wo Sprechfunk längst aufgibt.
Kurzwelle kommt weit, weil die Ionosphäre sie zurückwirft. Das klingt einfach und hat Folgen, die man erst glaubt, wenn man sie gehört hat: Die nächste Stadt ist manchmal unerreichbar, während Japan sauber ankommt.
Auf dieser Seite stehen die vier Erscheinungen, die man in unseren Simulationen wirklich zu hören bekommt - und der Grund, warum Morsecode dabei im Vorteil ist.
Die Sprungzone: nah ist schwerer als fern
Ein Signal verlässt die Antenne auf zwei Wegen. Die Bodenwelle kriecht am Boden entlang und ist nach einigen Dutzend Kilometern aufgezehrt. Die Raumwelle geht nach oben, wird in der Ionosphäre gebrochen und kommt hunderte oder tausende Kilometer entfernt wieder herunter.
Dazwischen liegt ein Ring, in dem beides nicht ankommt: die Sprungzone (englisch skip zone). Wer dort sitzt, hört nichts - obwohl er näher dran ist als die Gegenstelle, die einen sauber aufnimmt.
Die Sprungzone ist umso grösser, je höher die Frequenz. Auf 10 Metern kann sie tausend Kilometer betragen, auf 80 Metern nachts fast verschwinden. Deshalb ist „ich höre dich nicht" auf Kurzwelle keine Aussage über die Entfernung.
Sporadic-E: die Bänder öffnen ohne Vorwarnung
In etwa 100 Kilometern Höhe bilden sich unregelmässig Wolken stark ionisierter Luft - die Es-Schicht. Sie reflektiert auch Frequenzen, die sonst glatt ins All gehen, und öffnet 10 und 6 Meter für Minuten bis Stunden über Entfernungen von etwa 500 bis 2000 Kilometern.
Das Auffällige daran: Sporadic-E folgt nicht dem Sonnenzyklus. Es tritt auch im Sonnenfleckenminimum auf, gehäuft im Frühsommer und in einem zweiten, schwächeren Zeitraum um den Jahreswechsel. Wer im Mai auf 10 Metern plötzlich Italien hört, hat es erwischt.
Signale über Sporadic-E sind typischerweise laut und stabil - anders als der flatternde Aurora-Weg unten.
Aurora: das Signal wird rau
Bei magnetischen Stürmen - hoher K-Index im Funkwetter - wird die Ionosphäre über den Polarregionen aufgewühlt. Signale, die dort durchmüssen, kommen verändert an: Der Ton bekommt ein rauhes, zischendes Flattern, als würde jemand ihn schnell mit einem Finger antippen.
Für Sprechfunk ist das die Katastrophe - Silben verschmieren. Für Morsecode ist es überlebbar: Punkt und Strich unterscheiden sich in der Länge, und Länge ist gegen Flattern robuster als Klangfarbe. Deshalb ist CW auf Aurora-Wegen oft die einzige Betriebsart, die noch trägt.
Genau dieses Flattern lässt sich im Bandbedingungen-Werkzeug abspielen - dort steckt es in Schwund und Rauschen der schwereren Stufen.
Warum Morsecode durchkommt: die Bandbreite
Das ist das eigentliche Argument, und es ist nachrechenbar. Rauschen verteilt sich gleichmässig über die Bandbreite: Wer die halbe Bandbreite empfängt, empfängt das halbe Rauschen - aber das ganze Nutzsignal, sofern es hineinpasst.
Ein Sprechfunksignal braucht etwa 2500 Hz. Ein Morsesignal bei üblichem Tempo kommt mit 100 Hz aus. Das Verhältnis in Dezibel:
| Filter | Gewinn gegenüber 2500 Hz |
|---|---|
| 500 Hz | 7 dB |
| 250 Hz | 10 dB |
| 100 Hz | 14 dB |
14 dB sind der Faktor 25 in der Leistung. Anders gesagt: Ein CW-Signal mit 4 Watt kommt dort noch an, wo Sprechfunk 100 Watt bräuchte - allein durch die schmalere Bandbreite, ohne bessere Antenne und ohne besseren Empfänger.
Dazu kommt der Teil, der sich nicht rechnen lässt: Der Dekoder ist ein Mensch. Ohr und Gehirn holen einen gleichmässigen Ton noch aus einem Rauschen, in dem ein Messgerät nichts mehr findet. Deshalb gibt es für CW keine feste Empfindlichkeitsschwelle in Dezibel - sie hängt vom Operator, vom Tempo und von der Tagesform ab. Wer eine solche Zahl nennt, nennt einen Mittelwert über Menschen.
Maschinelle Verfahren gehen noch weiter, indem sie über lange Zeit integrieren: WSPR wird laut der WSJT-X-Dokumentation noch bei −31 dB in 2500 Hz dekodiert. Dafür überträgt es in zwei Minuten eine Bake und kein Gespräch. Morsecode ist der Kompromiss, der beides kann: fast so empfindlich und trotzdem eine Unterhaltung.
Und die Graulinie
Die fünfte Erscheinung hat eine eigene Seite, weil sie eine Karte braucht: die Graulinie - die wandernde Dämmerungszone, in der 80 und 40 Meter über Entfernungen tragen, die sonst unerreichbar sind.
Häufige Fragen
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Warum höre ich die Nachbarstadt nicht, aber Japan schon?
Weil die Nachbarstadt in der Sprungzone liegt: für die Bodenwelle zu weit, für die Raumwelle zu nah. Das ist auf Kurzwelle der Normalfall und kein Fehler an der Station. Für Verbindungen im Umkreis von 100 bis 500 Kilometern nimmt man tiefere Bänder, deren Raumwelle steiler zurückkommt.
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Wie viel Leistung spart die schmale Bandbreite wirklich?
Ein 100-Hz-Filter statt 2500 Hz bringt 14 dB, also den Faktor 25 in der Leistung. Das ist nachgerechnet und keine Schätzung: 10 mal der Zehnerlogarithmus von 2500 durch 100. Ob man den Gewinn ganz ausnutzen kann, hängt vom Empfänger und vom eigenen Gehör ab.
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Warum steht hier keine dB-Zahl für CW?
Weil es keine gibt, die stimmt. Die Empfindlichkeitsschwelle von CW hängt vom Menschen ab, der zuhört - vom Tempo, von der Übung, von der Müdigkeit. Verbreitete Zahlen sind Mittelwerte über Operatoren und werden gern als Messwerte weitergereicht. Was sich messen lässt, ist der Bandbreitenvorteil, und der steht oben.
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Ist Sporadic-E vorhersagbar?
Nur der Jahresgang: gehäuft von Mai bis August, schwächer um den Jahreswechsel. Der einzelne Fall nicht - eine Öffnung kann fünf Minuten oder drei Stunden dauern. Deshalb heisst es sporadisch.