La science de la propagation

[VA2JOT Jacques]

Pierre PID écrivat sur un autre fil....

Pour les physiciens en herbe comme pour les vrais, rappelez-vous qu'un photon est une unité quantique qui contient de l'énergie électromagnétique E; cette énergie est égale à hf (coïcidence?) où h est la constante de Planck, et f est la fréquence en Hz.

Donc E=hf signfie simplement que E augmente avec la fréquence... (Popagation 102 ;-) ) Et plus d'énergie implique moins de probalité de réfraction.

La constante de Planck h vaut 6,63*10-34 J s.

Q1:
Si je comprends bien, pour une quantité d'énergie RF constante, en HF elle va être de moindre densité because étalée sur une plus grande espace tandis qu'en V/U, elle va avoir une plus grande densité car elle occupera moins d'espace?

[VE2PID Pierre]

en HF elle va être de moindre densité because étalée sur une plus grande

Salut Jacques,

Je ne crois pas que ce soit une question d'étalement. C'est plutôt semblable à la notion de quantité de mouvement de la physique pour un objet qui se déplace.

Les ondes (photons) qui sortent de nos antennes peuvent être vues pas analogie comme des balles de fusil. Plus la fréquence d'émission est élevée, plus le 'momentum' de ces balles est important, et plus les balles sont 'pénétrantes'. Par exemple, les photons émis sur 7 MHz ont deux fois plus d'énergie EM que ceux émis sur 3,5 MHz *.

L'équation E = h*f où E est la quantité d'énergie que contient le photon, h est une constante (de Planck) et f la fréquence en Hz dit exactement cela. Et les préoccupations pour la santé concernant des émissions à THF (cellulaires, microondes) découlent elles aussi des conséquences annoncées par la même équation.

Ces 'balles' se propagent toujours en ligne droite. Cependant, la terre est entourée de couches ionisées plus ou moins poreuses. Et la porosité de ces couches varie en fonction du bombardement solaire. Si le flux solaire est important (comme au sommet du cycle solaire) , les couches seront fortement ionisées donc plus difficiles à traverser.

Si le photon possède relativement peu d'énergie comme en HF, il ne pourra traverser les couches et sera plutôt 'réfracté' vers le sol. Immense avantage pour nous puisque ce phénomène nous permettra de 'bombarder' des points lointains avec de multiples rebonds.

Par contre si on monte en fréquence (comme le V/U), l'équation E = h*f citée ailleurs sur les photons montre à l'évidence que la probabilité de réfraction devient de plus en plus faible. Les ondes (photon) vont plutôt aller se perdre dans l'espace.

Personnellement (à chacun sa tasse de thé...), je préfère émettre des photons de faible énergie (autrement dit travailler en HF) ce qui me permet de faire du très bon DX même en QRP... grâce au phénomène de réfraction. HF et en plus en CW veut dire équipement très simple requis et consommation minimale d'énergie pour un excellent rapport km/Watts. Et pas trop haut en fréquences. Actuellement, plus haut que 15 mètres, les photons sont trop énergisés pour les couches et les traversent facilement. Traduction: Ces bandes sont fermées la plupart du temps. À mesure que le cycle 24 évoluera vers son sommet, l'ionisation deviendra plus dense et étanche. La probabilité de réfraction/rebonds en sera d'autant améliorée sur les bandes 'hautes', même jusqu'en VHF.

Pour les fréquences situées aux environs de 50 MHz, la probabilité de traversée ou non des couches ionosphérique semble être très aléatoire, volatile, une sorte de frontière. Certains ont beaucoup de plaisir à travailler sur ce territoire borderline du "edge hanging" en quelque sorte ..  ils qualifient cette zone de "bande magique" mais la terminologie plus scientifique parlerait plutôt de zone critique de transition de porosité. Plus terre-à-terre comme principe que la 'magie' mais sûrement plus près de la réalité.

Il y a aussi d'autres phénomènes de réfraction comme l'utilisation de météorites ou de la lune; il est aussi possible de faire voyager des ondes entre des couches d'air de température différente (tropo ducting). Ce que je dit plus haut concerne uniquement la propagation par utilisation des couches ionosphériques.

* PS: La puissance d'émission quant à elle est une autre notion. Elle réfère plutôt au débit (combien de photons émis sur une période). L'énergie que transporte chaque photon dépend uniquement de la fréquence et non pas de la puissance d'émission. Par contre, plus de puissance → plus de photons émis par seconde → plus de chance (probabilité) pour un 'écouteur' lointain d'en détecter un ;-) .

[VE9MDB Matthieu]

Pierre,

J'adore beaucoup l'analogie que tu nous apportes ici et ça aide bien des gens à comprendre le principe de propagation 101.

Je pense que ta théorie et tes explications font bien du bon sens et tiennent la route.

Autrement dit ... une cellulaire placé à côté d'un tissue mou (cerveau) lui causera des dommages à long terme même s'il émet à faible puissance ( faible débit de photon ) tout comme s'il émettait à haute puissance pendant un temps restreint ( même quantité de photons en peu de temps )....  Autrement dit, le taux d'absorption sera équivalent ; seul le temps devient la variable de contrôle lorsque les puissances sont différentes.

Encore une fois, merci pour tes explications !

73 de VE9MDB

[VA2JOT Jacques]

Merci Pierre pour l'exposé à la fois fort intéressant et révélateur.

Une p'tite dernière maintenant:
En tropo-scatter, on m'avait enseigné qu'il était probable mais non démontré à l'époque que la majeure partie de l'énergie émise vers ce "volume d'espace à visibilité commune aux deux stations" servait à l'ioniser afin qu'une infime partie de cette énergie puisse être réfléchie en direction de l'autre station.

La très haute puissance utilisée, le gain des antennes et l'ampleur de l'atténuation donnaient beaucoup de crédibilité à cette théorie. Es-ce que cela entre en contradiction avec les théories actuelles concernant la "perméabilité" de l'ionosphère? (ou suis-je complètement dans les patates ;-)

[VE2PID Pierre]

de Jacques JOT que la majeure partie de l'énergie émise vers ce "volume d'espace à visibilité commune aux deux stations" servait à l'ioniser afin qu'une infime partie de cette énergie puisse être réfléchie en direction de l'autre station....la très haute puissance utilisée, le gain des antennes et l'ampleur de l'atténuation donnaient beaucoup de crédibilité à cette théorie. Es-ce que cela entre en contradiction avec les théories actuelles concernant la "perméabilité" de l'ionosphère?

À mon avis, il est plausible qu'une certaine forme d'ionisation se produise à l'intérieur des conducteurs tropo de même qu'entre ou à l'intérieur de couches ionosphériques. Si tu te souviens, nous avions d'ailleurs discuté de cette hypothèse sur un autre forum pour tenter d'expliquer ces signaux en 80 mètres reçus avec un bon délais en écho.. Comme s'ils faisaient plusieurs tours du globe terrestre prisonniers entre des bandes ionisées.

Une forte puissance d'émission pourrait aussi ioniser des parois de conducteurs troposhériques.

Mais de là à prouver... Une théorie, que ce soit la mécanique de Newton ou la relativité .. ou la propagation des ondes radios est toujours un modèle, une construction de l'esprit pour expliquer ce qui ne se démontre pas. Autrement dit, jusqu'à preuve du contraire, on accepte l'hypothèse. C'est ce qui est arrivé à la mécanique classique.. jusqu'à ce que A. Einstein ait développé des modèles fonctionnels qui on un peu 'démoli' ceux de Newton. Actuellement, la mécanique quantique menace certaines de hypothèses d'Einstein, et ça continuera toujours ainsi.

Disons que la propagation 101 que j'ai décrite explique assez bien ce que l'on constate, mais comme tout ce qui se fait en physique, ça reste des modèles théoriques. On est dans le domaine des sciences inexactes.

Comme le disait un sage: Il n'y a qu'une seule certitude: Rien ne sera jamais certain..

[VA2JOT Jacques]

Le phénomène de l'ionistion est démontrable, je le fais quand je mets un néon de 4' à cote de mon antenne de mobile et je module en BLU. Le néon s'excite et on voit des nuages de lumière se promener à l'intérieur. De là à présumer que c'est la même chose qui se passe en l'air, il n'a qu'un pas ;-)

En lisant des document sérieux sur des études scientifiques du phénomène de la foudre, je suis tombé à plusieurs reprises sur des mentions d'auras lumineuses qui apparaissaient au dessus des cumulo-nimbus que la foudre venait de traverser. (la source des "éclairs de chaleur" qui voit parfois le soir).

A priori perçu comme une réflection de la lumière émise par les éclairs sur des particules de vapeur d'eau au dessu de ces nuages, d'autres ont émis l'hypothèse que c'était l'équivallent des aurores boréales mais cette fois-ci l'ionisation était causée par l'impulsion EM. de la foudre.

De quoi se gratter le cailloux ;-)

[VE9MDB Matthieu]

Le phénomène de l'ionistion est démontrable, je le fais quand je mets un néon de 4' à cote de mon antenne de mobile et je module en BLU. Le néon s'excite et on voit des nuages de lumière se promener à l'intérieur. De là à présumer que c'est la même chose qui se passe en l'air, il n'a qu'un pas ;-)

Jacques, à quelle fréquence cet expérimentation ? J'aimerai essayé pour le plaisir...

Matt

[VE9MDB Matthieu]

Est-ce que c'est ceci ton expérience Jacques ?? hi  hi...

http://www.gizmodo.fr/2008/02/29/les_champs_magnetiques_allument_les_neons.html

[VA2JOT Jacques]

80m, +100W BLU et il faut tenir le nèon parallèle à l'antenne de très près. En plein jour la lumière est à peine visible, le soir, ça fait bizarre à voir.

[VA2BQ Martin]

Bonjour,

Pour votre info, la démo avec un néon se fait même à 5W avec un portatif en FM, une bonne antenne genre RH-77 et avec un petit néon (12").

J'avais fait la démo à mes étudiants du cégep il y a quelques années!

73

Martin

[VA2JOT Jacques]

Salut Martin,
                 T'as raison, ca demande moins d'énergie en V pour les mêmes raisons que les risques d'irradiation excessive sont le plus élevées de 30 à 300 Mhz.