الانتشار التروبوسفيري

يصف الانتشار التروبوسفيري انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في طبقة التروبوسفير . تمتد منطقة تغطية جهاز إرسال راديو VHF أو UHF إلى ما وراء الأفق البصري مباشرةً ، حيث تبدأ قوة الإشارات بالتناقص السريع. سيلاحظ المشاهدون القاطنون في منطقة استقبال "هامشية عميقة" كهذه أنه في ظروف معينة، تزداد قوة الإشارات الضعيفة التي عادةً ما تُحجب بالضوضاء، مما يسمح باستقبال جيد. ترتبط هذه الظروف بالحالة الراهنة لطبقة التروبوسفير .

تنتشر الإشارات في طبقة التروبوسفير، وهي الطبقة الجوية المجاورة لسطح الأرض، وتمتد إلى ارتفاع يصل إلى 8 كيلومترات (25000 قدم). ولذلك، تتأثر هذه الإشارات بشكل مباشر بالأحوال الجوية الممتدة لمئات الكيلومترات. خلال فترات استقرار الطقس الدافئ المرتفع ( أي في ظل نظام ضغط جوي مرتفع )، تتحسن قوة الإشارات الضعيفة عادةً من أجهزة الإرسال البعيدة. ومن الأعراض الأخرى لهذه الظروف حدوث تداخل في الإشارة مع جهاز الإرسال المحلي، مما يؤدي إلى تداخل القنوات ، وعادةً ما يظهر ذلك على شكل خطوط أفقية أو صورة إضافية عائمة في البث التناظري، وانقطاع في البث الرقمي. يوفر نظام الضغط الجوي المرتفع المستقر الظروف المثالية لتعزيز انتشار الإشارات في طبقة التروبوسفير، وخاصةً الإشارات التي تنتقل على طول نمط خطوط تساوي الضغط السائد (بدلاً من الانتقال عبره). يمكن أن تحدث هذه الظروف الجوية في أي وقت، ولكن بشكل عام، يُعدّ فصلا الصيف والخريف أفضل الأوقات. في بعض المواقع المناسبة، قد يُتيح تعزيز انتشار الإشارات في طبقة التروبوسفير استقبال إشارات التلفزيون فائقة التردد (UHF) لمسافة تصل إلى 1600 كيلومتر (1000 ميل) أو أكثر. 

تتميز أنظمة الضغط العالي هذه عادةً بأيام صافية خالية من الغيوم مع رياح خفيفة أو معدومة. عند غروب الشمس، يبرد الهواء العلوي، وكذلك درجة حرارة سطح الأرض، ولكن بمعدلات مختلفة. ينتج عن ذلك تدرج حراري ، مما يسمح بتكوين طبقة انعكاس حراري - ويحدث تأثير مماثل عند شروق الشمس. يسمح هذا الانعكاس الحراري بانتشار إشارات الترددات العالية جدًا (VHF) والترددات فوق العالية (UHF) إلى ما هو أبعد من مسافة الأفق الراديوي المعتادة .

يُقلل الانعكاس الحراري بشكل فعال من إشعاع الموجات السماوية الصادر من جهاز الإرسال - ففي الوضع الطبيعي، تنتقل إشارات VHF وUHF إلى الفضاء عند وصولها إلى الأفق، حيث يمنع معامل انكسار طبقة الأيونوسفير عودة الإشارة. أما مع الانعكاس الحراري، فإن الإشارة تنكسر إلى حد كبير فوق الأفق بدلاً من أن تستمر في مسار مباشر إلى الفضاء الخارجي .

يُنتج الضباب أيضًا نتائج جيدة في طبقة التروبوسفير، وذلك بسبب تأثيرات الانعكاس الحراري. يتشكل الضباب خلال فترات الضغط الجوي المرتفع، وإذا أدت هذه الظروف إلى ظهور حزام ضبابي واسع مع سماء صافية فوقه، فسيسخن الجزء العلوي من الضباب، مما يؤدي إلى حدوث انعكاس حراري. غالبًا ما تظهر هذه الحالة مع حلول الليل، وتستمر طوال الليل، ثم تنقشع مع شروق الشمس خلال فترة تتراوح بين 4 و5 ساعات.

يُعدّ التوجيه التروبوسفيري نوعًا من أنواع انتشار الموجات الراديوية التي تحدث عادةً خلال فترات الطقس المستقرّ والمضادّ للأعاصير. في هذه الطريقة، عندما تواجه الإشارة ارتفاعًا في درجة حرارة الغلاف الجوي بدلًا من الانخفاض الطبيعي (المعروف بالانقلاب الحراري)، فإنّ ارتفاع معامل انكسار الغلاف الجوي في تلك المنطقة يُسبّب انحناء الإشارة. يؤثر التوجيه التروبوسفيري على جميع الترددات، وتميل الإشارات المُحسّنة بهذه الطريقة إلى الانتقال لمسافة تصل إلى 1300 كيلومتر (800 ميل) (مع أنّ بعض الأشخاص قد استقبلوا إشارات "تروبوسفيرية" على مسافة تتجاوز 1600 كيلومتر/1000 ميل). أما مع الانحناء التروبوسفيري، فليس من النادر الحصول على إشارات مستقرة وقوية من مسافة تزيد عن 800 كيلومتر (500 ميل) عندما يكون معامل انكسار الغلاف الجوي مرتفعًا نسبيًا.  

يُعدّ انتقال إشارات الراديو والتلفزيون عبر طبقة التروبوسفير شائعًا نسبيًا خلال فصلي الصيف والخريف، وهو ناتج عن تغير معامل انكسار الغلاف الجوي عند الحدود الفاصلة بين كتل هوائية ذات درجات حرارة ورطوبة مختلفة . ويمكن تشبيه ذلك بأن الهواء الأكثر كثافة على مستوى سطح الأرض يُبطئ جبهة الموجة أكثر بقليل من الهواء العلوي الأقل كثافة، مما يُضفي على مسار الموجة انحناءً نحو الأسفل.

يمكن أن تحدث ظاهرة التداخل الحراري على نطاق واسع جدًا عندما تجتاح كتلة كبيرة من الهواء البارد كتلة من الهواء الدافئ. يُطلق على هذه الظاهرة اسم الانقلاب الحراري ، وقد يمتد الحد الفاصل بين الكتلتين الهوائيتين لمسافة 1600 كيلومتر أو أكثر على طول جبهة هوائية ثابتة . 

تحدث ظاهرة الانقلاب الحراري بشكل متكرر على طول المناطق الساحلية المتاخمة للمسطحات المائية الكبيرة. ويعود ذلك إلى حركة الهواء البارد الرطب باتجاه اليابسة بعد غروب الشمس مباشرة، حيث يبرد الهواء الأرضي أسرع من طبقات الهواء العليا. وقد يحدث الأمر نفسه في الصباح عندما تُدفئ الشمس المشرقة طبقات الهواء العليا.

على الرغم من رصد ظاهرة التوصيل التروبوسفيري أحيانًا بترددات تصل إلى 40  ميجاهرتز، إلا أن مستويات الإشارة عادةً ما تكون ضعيفة جدًا. أما الترددات الأعلى من 90  ميجاهرتز فتنتشر بشكل أفضل عمومًا.

قد تشكل المناطق الجبلية العالية والتضاريس المتموجة بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال حاجزًا فعالًا أمام الإشارات التروبوسفيرية. ومن الناحية المثالية، يُعد المسار البري المسطح نسبيًا بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال مثاليًا لتوجيه الإشارات عبر التروبوسفير. كما أن المسارات البحرية تُحقق نتائج أفضل في الغالب.

في بعض مناطق العالم، ولا سيما البحر الأبيض المتوسط ​​والخليج العربي ، قد تستقر ظروف التوصيل التروبوسفيري لعدة أشهر من السنة، لدرجة أن المشاهدين يتلقون بانتظام استقبالًا عالي الجودة للإشارات على مسافات تصل إلى 1600 كيلومتر . وتكون هذه الظروف مثالية عادةً خلال فصل الصيف الحار والمستقر. 

أدى انتقال الإشارات عبر طبقة التروبوسفير فوق المياه، وخاصة بين كاليفورنيا وهاواي ، والبرازيل وأفريقيا ، وأستراليا ونيوزيلندا ، وأستراليا وإندونيسيا ، ومضيق فلوريدا، والبحرين وباكستان ، إلى استقبال إشارات VHF/UHF على مسافات تتراوح بين 1600 و4800 كيلومتر. وقد أُنشئت محطة استماع أمريكية في إثيوبيا للاستفادة من مسار مشترك للإشارات القادمة من جنوب روسيا. 

تُظهر الإشارات التروبوسفيرية دورة تلاشي بطيئة، وقد تُنتج أحيانًا إشارات قوية بما يكفي لاستقبال صوت ستيريو خالٍ من التشويش ، وبيانات نظام بيانات الراديو (RDS)، واستقبال بث راديو عالي الوضوح (HD) على موجات FM ، وصور تلفزيونية ملونة خالية من التشويش، واستقبال مستقر للتلفزيون الرقمي (DTV)، بالإضافة إلى استقبال مستقر لراديو DAB . مع تقنية DVB-T، يُمكن أيضًا تحقيق نطاق تغطية واسع (SFN) ، شريطة أن يكون جهازا الإرسال ضمن فاصل زمني محدد، وأن يكونا على مسافة متساوية تقريبًا من جهاز الاستقبال، وأن يكونا متزامنين. مع ذلك، إذا لم يكونا متزامنين أو على مسافة متساوية، فسيتداخلان مع بعضهما البعض.

يتم استقبال البث التلفزيوني الرقمي لمسافات طويلة تقريبًا عن طريق التوصيل التروبوسفيري (بسبب بث معظم محطات التلفزيون، وليس جميعها، في نطاق UHF ).

"DXing هو فن وعلم الاستماع إلى المحطات البعيدة." ^{[ 1 ]} تحتفظ ARRL، وهي جمعية هواة الراديو، بقائمة سجلات المسافة في أمريكا الشمالية، والتي تتضمن نتائج التروبوسفير.

• في 18 أكتوبر 1975، استقبلت راين مونتجويرف، هولندا ، قناة UHF E34 Pajala ، السويد ، على مسافة 1150 ميلًا (1851 كم) . ^{[ 2 ]} 
• في 13 يونيو 1989، استقبل شيل ريمنجتون، كياو ، هاواي  ، عدة إشارات FM بتردد 88-108 ميجاهرتز من تيخوانا ، المكسيك ، على مسافة 2536 ميلاً (4081 كم) . ^{[ 3 ]} 
• خلال تسعينيات القرن الماضي، استقبل فرناندو غارسيا، المقيم في موقع يُعتبر مثاليًا لاستقبال الإشارات اللاسلكية البعيدة عبر طبقة التروبوسفير بالقرب من مونتيري بالمكسيك ، العديد من المحطات التي تبعد أكثر من 1600 كيلومتر (1000 ميل) عبر انتشار الموجات في طبقة التروبوسفير، سواء فوق خليج المكسيك أو عبر اليابسة. ومن بين المحطات التي استقبلها محطة WGNT-27 من بورتسموث بولاية فرجينيا ، على بُعد 2588 كيلومترًا (1608 أميال)، ومحطة W38BB منخفضة الطاقة ( LPTV ) من رالي بولاية كارولاينا الشمالية ، على بُعد 2350 كيلومترًا (1460 ميلًا) ^{[ 4 ].}  
• في 11 مايو 2003، استقبل جيف كروزكا، المقيم في جنوب لويزيانا ، عدة إشارات تلفزيونية رقمية فائقة التردد (UHF DTV) من مسافة تزيد عن 800 ميل. وكانت أطول هذه الإشارات من نصيب قناة WNCN-DT ، القناة 55، غولدزبورو، كارولاينا الشمالية ، على مسافة 835 ميلاً (1344 كم) (وهو رقم قياسي آنذاك للبث التلفزيوني الرقمي فائق التردد). ^{[ 5 ]} 
• في 9 ديسمبر 2004، استقبل هاوي استقبال الإشارات اللاسلكية البولندي ماتشي لوغوفسكي محطتي التلفزيون البريطانيتين القناة الخامسة (على قناة UHF 37 من جهاز إرسال كرويدون) وبي بي سي 2 (على قناة UHF 46 من جهاز إرسال بلو بيل هيل) بالقرب من وارسو، بولندا، على بعد 1466 كيلومترًا (911 ميلًا) و 1427 كيلومترًا (887 ميلًا) على التوالي. ^{[ 6 ]}  
• في 15 أكتوبر 2006، استقبل هاوي استقبال الإشارات البعيدة الألماني المعروف على يوتيوب باسم EifelDX إشارة من Norge Mux على القناة E58، من محطة الإرسال أوسلو، على مسافة 1085 كيلومترًا (674 ميلًا) . ^{[ 7 ]} 
• في وقت متأخر من مساء يوم 19 يونيو/حزيران 2007، وحتى الساعات الأولى من صباح يوم 20 يونيو/حزيران 2007، استقبل ثلاثة هواة راديو بعيد المدى (DX) في شرق ولاية ماساتشوستس ، وهم جيف ليمان، وكيث ماكجينيس، وروي بارستو، إشارات FM من جنوب فلوريدا عبر التروبوسفير. سجل الثلاثة جميعًا محطات WEAT 104.3 في ويست بالم بيتش ، فلوريدا ، و WRMF 97.9 في بالم بيتش ، فلوريدا ، على مسافة حوالي 1200 ميل (1931 كم) ، بينما سجل بارستو محطة WHDR 93.1 في ميامي ، فلوريدا ، على مسافة 1210 ميل (1947 كم) . ^{[ 8 ]}  
• في 17 ديسمبر/كانون الأول 2007، استقبل هاوي الراديو البولندي ماتشي لوغوفسكي بث إذاعة بي بي سي اسكتلندا على تردد 93.7  ميجاهرتز من محطة كيلي لانغ هيل ( جزر أوركني ) بالقرب من وارسو، بولندا، على مسافة 1706 كيلومترات (1060 ميلاً) . واستمر استقبال إذاعة بي بي سي اسكتلندا لليومين التاليين. ^{[ 9 ] [ 10 ]}  
• في 3 نوفمبر 2008، اتصل هاوي الراديو السويدي كيل جارل SM7GVF بهواة الراديو الروس RA6HHT
  على مسافة 2315 كم (1438 ميل) على تردد 144 ميجاهرتز. ^{[ 11 ]}  
• في 23 أبريل 2009، استقبل أحد هواة استقبال البث الفضائي من منطقة سان أنطونيو الإشارة الرقمية لقناة WFTS-TV 28 من تامبا، فلوريدا ، على مسافة 995 ميلاً (1601 كم) . ^{[ 12 ]} 
• في وقت متأخر من مساء يوم 24 أغسطس وحتى بعد ظهر يوم 25 أغسطس 2009، استقبل أحد هواة الراديو البعيدين في بيرنت ريفر، أونتاريو ، كندا ، العديد من محطات الراديو FM عبر التروبوسفير من أركنساس ، إلينوي ، أيوا ، كانساس ، ميشيغان ، ميسوري ، أوهايو ، أوكلاهوما ، بنسلفانيا ، وويسكونسن . ^{[ 13 ]}
• في 28 سبتمبر 2016، سجل يورغن بارتيلز رقماً قياسياً جديداً في أوروبا في استقبال إشارات الراديو FM البعيدة عبر طبقة التروبوسفير، وذلك في مدينة سولواردن بشمال ألمانيا، حيث استقبل محطة RNE5TN الإسبانية على تردد 93.7  ميجاهرتز من محطة الإرسال في سانتياغو دي كومبوستيلا/مونتي بيدروسو على مسافة 1715 كيلومتراً (1066 ميلاً) . ^{[ 14 ]}  
• في 27 و28 سبتمبر 2017، رصد العديد من هواة الاتصالات اللاسلكية بعيدة المدى في شمال شرق أوروبا ظاهرة التداخل الشديد في نطاق البث الإذاعي VHF. وقد حقق لوكاس ك. أعلى مسافة تم رصدها في توماشوف مازوفيتسكي، بولندا، حيث أبلغ عن إشارات من محطة كولاري، شمال فنلندا، على مسافة 1798 كيلومترًا (1117 ميلًا) . ^{[ 15 ]}  
• في 10 أكتوبر/تشرين الأول 2018، استقبل هاوي الراديو الأوكراني فلاديمير دوروشينكو (MrVlaDor) إشارة من محطة الإرسال الدنماركية هولستيبرو/ميروب في دنيبرو على بُعد 1960 كيلومترًا (1220 ميلًا) . ^{[ 16 ]} وقد سجّل بذلك رقمًا قياسيًا جديدًا في أوروبا في استقبال إشارات الراديو FM البعيدة عبر طبقة التروبوسفير. في الوقت نفسه، استقبل هواة الراديو FM البعيدون في بولندا محطات إذاعية من موسكو لأول مرة عبر طبقة التروبوسفير على مسافات تتراوح بين 1100 كيلومتر (684 ميلًا) و 1300 كيلومتر (808 ميلًا) .    
• في 16 يوليو 2023، استقبل هاوٍ أسترالي معروف على يوتيوب باسم VK2KRR إشارات تلفزيونية فائقة التردد من ميناء بيري في منطقة ذا روك هيل بولاية نيو ساوث ويلز، على مسافة 860 كيلومترًا (530 ميلًا) . ^{[ 17 ]} وقد سجّل هذا رقمًا قياسيًا جديدًا في استقبال البث التلفزيوني الرقمي فائق التردد (UHF) في أستراليا.  

• MW DX
• سكاي ويف
• انتشار الموجات الراديوية
• التشتت التروبوسفيري
• سرعة الانتشار
• تلاشي حراري
• محطة كلير تشانيل
• المعيار الفيدرالي 1037C
• ظاهرة الانكسار الوشيكة وما شابهها