Коротковолновое радио на частотах 1–30 МГц до сих пор остаётся основным средством связи на большие расстояния — для радиолюбителей, морских и авиационных служб, военных, экспедиций и аварийных сетей. Но слышать корреспондента за 8000 км от вас сегодня и не слышать его завтра — обычная ситуация. Состояние ионосферы меняется каждый час, и прохождение — функция от Солнца, геомагнитной обстановки, широты, сезона и даже положения терминатора.
Antowka · HF Propagation — это бесплатный сервис прогноза прохождения между двумя произвольными точками Земли на любительских диапазонах 1.8–50 МГц. Открытый код, открытые источники данных, без регистрации. Сервис агрегирует космическую погоду с NOAA и hamqsl.com, считает foF2 по эмпирической модели, MUF/LUF/FOT по каждой точке большого круга и выдаёт сводку по одиннадцати любительским диапазонам — какой «работа» сегодня, в какое время суток, и почему.
Что такое прохождение и почему его сложно предсказать
Радиоволны HF-диапазона «отражаются» от ионосферы — слоя атмосферы на высоте 60–400 км, ионизованного солнечным излучением. Основные слои — D (60–90 км, поглощает HF), E (90–150 км, отражает 1.8–10 МГц днём), F1 (150–250 км, сливается с F2 летом), и F2 (250–400 км, основной «отражатель» для DX на 10–30 МГц).
Параметры, от которых зависит прохождение:
- Солнечная активность — F10.7 (SFI) и SSN. Больше пятен → выше ионизация → выше критическая частота F2-слоя foF2 → выше MUF.
- Зенитный угол Солнца (SZA) — на ночной стороне foF2 падает, прохождение на верхних диапазонах пропадает, зато открываются нижние (160, 80 м).
- Сезон — летом F2 ниже из-за изменения состава атмосферы.
- Широта — полярные сияния на широте >60° могут полностью заблокировать прохождение.
- Геомагнитная активность (Kp, A) — магнитные бури «раздувают» ионосферу, MUF колеблется, прохождение становится нестабильным.
Полная модель (ITU-R P.533, VOACAP) учитывает десятки параметров и даёт точность ±5–10 %. Наш сервис — это L1 (MVP) с упрощённой моделью и точностью ±25–35 %. Для качественной картины «слышно / не слышно» этого достаточно.
Что делает сервис
Пользователь задаёт две точки на карте (A и B), выбирает время UTC и получает:
- Большой круг между точками с расстоянием и азимутом.
- Карту прохождения на 11 любительских диапазонах (160 м — 6 м) с классификацией
good / fair / noneи причиной: «между FOT и MUF», «через Es», «NVIS · ближняя трасса», «> MUF», «< LUF». - Окно связи на 24 ч — на выбранном диапазоне показываются часы, когда есть прохождение.
- Терминатор день/ночь — закрашенная ночная сторона Земли, чтобы видеть, где сейчас день, а где ночь по трассе.
Никаких аккаунтов, никакой телеметрии — фронт считает всё на лету из открытых данных, воркер только агрегирует и кэширует.
Источники данных
Сервис берёт всё из открытых источников и ничего не придумывает.
| Сервис | Что | Где |
|---|---|---|
NOAA SWPC f107_cm_flux.json | F10.7 (SFI) | services.swpc.noaa.gov |
NOAA SWPC planetary_k_index_1m.json | Kp (минутный) | то же |
NOAA SWPC solar-cycle/observed-solar-cycle-indices.json | SSN | то же |
NOAA SWPC goes/primary/xrays-6-hour.json | X-ray flux | то же |
hamqsl.com solarxml.php | A, K, signal-noise, geomag | hamqsl.com |
Принципы расчёта
Расчёт идёт по96 точкам большого круга между A и B. Для каждой точки вычисляются свои параметры — это важно, потому что трасса «пересекает» и дневную, и ночную сторону, и разные широты.
1. Большой круг и геометрия
Расстояние, азимут, 96 промежуточных точек — стандартная сферическая тригонометрия (формула гаверсинуса). Из этих точек строится и большой круг на карте, и основа для расчётов прохождения.
2. Зенитный угол Солнца (SZA)
Для каждой точки трассы считается SZA — угол между направлением на Солнце и зенитом. Формула:
Склонение Солнца вычисляется с учётом:
- эксцентриситета орбиты (equation of time),
- дрейфа наклона оси в столетиях,
- часового угла с привязкой к Гринвичу.
SZA определяет — день сейчас или ночь, и насколько глубокая ночь.
3. foF2 — критическая частота F2-слоя
foF2 — максимальная частота, отражаемая F2-слоем при вертикальном падении. Главный параметр ионосферы. Считается по упрощённой эмпирической модели Frohn-Höhmann: foF2 зависит от SFI (F10.7), широты, сезона и SZA. Базовая формула:
Точность ±25–35 %. Для качественной картины этого хватает; для ±5–10 % нужны IRI-2020 в WebAssembly или реальные данные с ионозондов.
4. MUF трассы
Для каждой точки считаем foF2_i, затем с учётом оптимального числа скачков n_hops (от 1 до 4 в зависимости от расстояния) — угол возвышения и секанс-фактор:
MUF трассы = min(MUF_i) — «бутылочное горлышко» по трассе. Если хотя бы в одной точке foF2 низкий (например, терминатор проходит через трассу), MUF всей трассы падает.
5. FOT и LUF
- FOT =0.85 × MUF — оптимальная рабочая частота, ниже которой прохождение устойчиво работает в 90 % случаев.
- LUF =
max по трассеиз функцииlufMhz(sza, Kp, hops)— нижняя рабочая частота. Ниже LUF волны не проходят из-за поглощения в D-слое.
6. Sporadic E (Es)
Летом на широтах 30–60° часто открывается спорадический E — тонкий слой на ~110 км с очень высокой ионизацией. Открывает прохождение на 10 м, 6 м, иногда 2 м на короткие расстояния. Сервис оценивает вероятность Es по сезону и широте, и если foEs > MUF нормального слоя — помечает диапазон как good со статусом «через Es».
7. NVIS — ближние трассы
Для трасс 100–700 км (NVIS_MAX_KM = 700) при freq ≤ foF2 диапазон помечается как good со статусом «NVIS · ближняя трасса» — даже если F2-прохождение «не открывается», сигнал идёт почтивертикально вверх и возвращается вниз в радиусе сотен километров. Это известный режим работы для местных связей на 80–40 м, особенно ночью, когда F2-моды не работают.
8. Классификация диапазонов
Для каждого диапазона (160 м, 80 м, 40 м, …, 6 м) на каждой частоте:
| Условие | Статус |
|---|---|
freq > MUF | none (> MUF) |
freq < LUF | none (< LUF) |
freq > FOT и freq ≤ MUF | good (между FOT и MUF) |
freq < FOT и freq ≥ LUF | fair (ниже FOT — работает, но нестабильно) |
| Трасса 100–700 км, freq ≤ foF2 | good (NVIS) |
| Es открывает на этой частоте | good (через Es) |
| Только ground wave | none (ground wave) |
