ionosfera








FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA
ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA








MÓDULO GEODESIA Y CARTOGRAFÍA
EJERCICIO ACADÉMICO











TRABAJO FINAL: EL AUMENTO DE LA ACTIVIDAD IONOSFÉRICA MEDIDA POR GPS








La ionosfera es la región de la atmosfera donde la concentración de electrones es lo suficientemente alta como para tener un efecto importante en lapropagación de las ondas de radio. Se trata de un magnetoplasma, esto es, un gas de baja densidad cuyos constituyentes presentan carga individual aunque, en conjunto, es el ́estrictamente neutro, y que se encuentra en presencia de un campo magnético. Mientras su frontera inferior se sitúa a unos 50 ́o 60 km de altura sobre la superficie terrestre, la superior no está bien definida. Aunos 1500 km de altura la densidad electrónica no supera el 1 % del máximo de la ionosfera, que se sitúa sobre los 300 – 400 km. Algunos autores (Ratcliffe, 1972) consideran que comprende todo el entorno de la Tierra hasta la magnetopausa, mientras que otros (Gold, 1959) separan la magnetosfera de la ionosfera y como frontera entre ambas sitúan la plasmapausa (a unos 4 radios terrestres en elecuador geomagnético), en la cual la concentración electrónica sufre una fuerte caída pasando de 109 a 107m − 3. Por su lado, la magnetosfera se define como la región en la que el campo magnético de la tierra tiene un control dominante sobre el movimiento de las partículas cargadas. Al contrario que la ionosfera, su l ́ımite exterior está claramente marcado por la magnetopausa, mientras que elinferior no lo está tanto: según unos autores (Ratcliffe, 1972) la plasmapausa serıa este lımite, mientras que para otros (Torr, 1985) la magnetosfera incluiría a la plasmasfera. A su vez, la ionosfera se subdivide en varias regiones conocidas como D, E y F cuyo origen, características y comportamientos típicos se detallaran en la sección 2.1.3. Estudiemos con m ́as detalle cómo afecta la ionosfera a lapropagación de las señales provenientes de los satélites GPS
Propagación de señales electromagnéticas en la ionosfera las propiedades de la atmosfera terrestre influyen en la propagación de las ondas electromagnéticas que la atraviesan y modifican, como veremos, su trayectoria y velocidad. Para estudiar con m ́as detalle estos efectos supongamos un observador £ que recibe las señaleselectromagnéticas emitidas por un satélite k. Si la onda electromagnética se propaga a velocidad v, la relación entre el elemento de trayectoria dl recorrido y el tiempo dt







Empleado será:

Que, integrando entre la posición del emisor (−→rk) y la del receptor (−→ri), permite calcular el tiempo de retardo total (τki) entre la emisión en el satélite y la recepción en tierra:

Donde estamos teniendo encuenta que la velocidad dependerá de la posición.
La relación entre esta velocidad y la de propagación en el vacío se conoce como índice de refracción (n):

Con la que podemos reescribir 1.2 como:


Donde se ha empleado dl como elemento de la trayectoria y dρ como elemento de la distancia geométrica. El término ρk es la distancia geométrica entre satélite y receptor, mientras que en el terminoδρatm se incluyen todos los efectos atmosféricos que contribuyen a retardar la señal, de manera que se trata la propagación a través de la atmosfera como un término adicional del problema y se calcula independientemente de la distancia satélite-receptor:



Efectos ionosfericos sobre la navegación mediante receptores de una frecuencia
El efecto del retardo ionosferico en el cálculo de la posicióndependerá del tipo de posicionamiento que se realice, distinguiéndose, básicamente, dos posibilidades:

Posicionamiento absoluto: Para este primer caso y hasta mayo de 2000 la ionosfera no suponía un problema ya que estos usuarios tenían otro bastante más grande, la Disponibilidad Selectiva (SA). Originalmente, la precisión teórica que se esperaba del posicionamiento mediante el cálculo del...