Les couches E et F peuvent être considérées comme des miroirs pour les ondes courtes dont la fréquence est inférieure à la FMU et permettent d'atteindre indirectement des zones qui seraient totalement masquées par le relief ou simplement par la courbure terrestre ; les ondes radio, comme la lumière, ne se propagageant qu'en ligne droite.
Angle critique
Une onde de fréquence supérieure
à la fréquence critique
peut être réfléchie par une couche ionisée
si l'angle d'attaque q est inférieur à une certaine
valeur appelée angle critique.Ce phénomène s'apparente à la réflexion d'un rayon lumineux à la surface d'un plan d'eau claire : en regardant perpendiculairement à la surface de l'eau on peut voir ce qui se passe sous la surface. Si le regard se porte sur un endroit plus éloigné, vers le milieu du plan d'eau alors que l'on se trouve sur une berge, on ne verra que le reflet de la rive opposée.
Sur la figure ci-contre sont représentés 4 cas :
1 - l'angle d'attaque est grand (angle d'incidence i faible) : l'onde traverse la couche sans être notablement déviée.
2 - angle d'attaque > angle critique : le rayon est fortement dévié.
3 - angle d'attaque = angle critique, l'onde est réfléchie et atteint le point A.
4 - angle d'attaque minimum, au ras de l'horizon : l'onde est reçue au point le plus éloigné qu'il soit possible d'atteindre
La zone couverte par l'onde est comprise entre A et B. A la surface de la Terre elle a une forme de couronne de centre E
Distance de saut et zone de silence
La distance entre l'émetteur
E et A, l'endroit où le signal est de nouveau audible,
est la distance de saut ("skip distance" en anglais).
Elle dépend de la fréquence et de la couche utilisée.
En pratique on observe des distances de saut allant de 100 à
200 km pour la bande 40m (7MHz) jusqu'à 1500 à 2000
km pour la bande 10m (28MHz). Ainsi on a une zone (plus ou moins)
circulaire centrée sur la position de l'émetteur
où aucun signal n'est audible, en dehors de l'onde
de sol (en magenta sur la figure). Cette dernière
couvre une région circulaire autour de l'émetteur,
de rayon ES. Entre S et A se trouve une région en forme
de couronne, la zone de silence, où le récepteur
est trop loin de l'émetteur pour recevoir l'onde de sol
et trop proche pour recevoir l'onde d'espace réfléchie
par l'ionosphère.La distance de saut peut varier énormément au cours de la même journée et s'annuler totalement si l'angle critique augmente jusqu'à atteindre 90 degrés en cas de forte ionisation.
La zone de silence elle-même n'est pas toujours celle d'un silence absolu mais simplement d'une très forte atténuation. Ce qui permet de contacter malgré tout à un Parisien de contacter tous les départements français sur la bande 10 m.
Angle de départ, angle d'arrivée
Si les couches E et F étaient
des miroirs parfaitement "horizontaux", si l'on peut
dire, l'angle de départ de l'onde incidente serait égal
à l'angle d'arrivée de l'onde réfléchie.
Ce n'est pas toujours le cas, les régions ionisées
étant loin d'être homogènes. Il en résulte
des réflexions qui peuvent être dissymétriques,
l'onde réfléchie pouvant être déviée
vers la droite ou la gauche, l'avant ou l'arrière. Ce phénomène
peut participer à la formation de fading.Distance parcourue en un seul bond
Selon que la réflexion s'effectue
sur la couche E à 100 km d'altitude ou sur la
couche F à 300 km d'altitude, la distance
parcourue en un seul bond variera du simple au triple.La distance parcourue dépend aussi fortement de l'angle de départ : en tirant au ras de l'horizon sur la couche F, la distance parcourue pourra être de l'ordre de 4000km alors qu'elle ne sera que de 600 km avec un angle de départ de 45 degrés. Tous les amateurs de trafic DX savent l'intérêt qu'il y a d'utiliser des antennes à angle de départ le plus faible possible.
Le tableau ci dessous donne les distances parcourue par un seul bond sur la couche E et la couche F en fonction de l'angle de départ, en tenant compte de la courbure terrestre.
Avant et après avoir
été réfléchie par la couche F2, une
onde émise par l'émetteur T subit différentes
pertes et atténuations :