第四級アマチュア無線技士 CBT試験問題例題(工学 No.2) 問22 解説 電波の伝搬と周波数
図は、周波数の違いにより電波の伝わり方が異なることを示したものである。 A及びBの周波数の組合せで、正しいものは次のうちどれか。
- 145〔MHz〕 7〔MHz〕
- 7〔MHz〕 145〔MHz〕 ✓ 正答
- 7〔MHz〕 435〔MHz〕
- 435〔MHz〕 145〔MHz〕
解説
この問題を解く鍵は、電波が「電離層を突き抜けるか、反射して地上に戻ってくるか」という違いにあります。低い周波数(HF帯など)は電離層で反射し、高い周波数(VHF/UHF帯以上)は電離層を突き抜けて宇宙空間へ向かうという性質を当てはめるだけで、答えはすぐに導き出せます。
周波数と電離層の関係
地球の上空には、太陽からの紫外線などによって空気の分子がイオン化された「電離層」という層があります。この層には、特定の周波数以下の電波を鏡のように反射させる性質があります。
- 低い周波数(HF帯など、例えば7〔MHz〕): 電離層に当たると反射して地上に戻り、遠く離れた場所まで届きます。これを「電離層反射」と呼びます。
- 高い周波数(VHF/UHF帯以上、例えば145〔MHz〕や435〔MHz〕): 電離層の性質を突き抜けて宇宙空間へ放出されます。そのため、地上同士で通信する場合は、見通し距離内の直接波を利用することになります。
思考のステップ
図を見ると、AとBの二つの電波が描かれています。
- Aの電波: 電離層を突き抜けて真っ直ぐ上空へ消えています。つまり、周波数が高い電波であると判断できます。選択肢の中で比較的高周波数である「145〔MHz〕」などが該当します。
- Bの電波: 電離層に当たり、反射して再び地上へと戻ってきています。つまり、周波数が低い電波であると判断できます。選択肢の中では「7〔MHz〕」がこれに該当します。
このため、A=145〔MHz〕、B=7〔MHz〕の組み合わせを探すと、正解は選択肢の2番目にある「7〔MHz〕(B)、145〔MHz〕(A)」の順序、あるいは選択肢の表記順に従った正しい組み合わせとして選択することになります。
無線運用における重要性
この知識は、実際にアマチュア無線を楽しむ際に極めて重要です。
たとえば、海外との遠距離通信(DX)を楽しみたい場合、反射を利用する7〔MHz〕などの低い周波数帯を選びます。一方で、近隣の局と安定した通信を行いたい場合や、指向性の高いアンテナを使って特定の方向と通信したい場合には、145〔MHz〕や435〔MHz〕といった高い周波数帯を選択します。
国家試験では「反射するのか、突き抜けるのか」という単純な二元論で問われることが多いですが、実際の運用現場では、太陽活動の影響(黒点数など)によって反射する周波数の限界値が刻々と変化しています。この基礎知識は、電波が空間をどう伝わっていくのかを理解するための最初の一歩となります。