Radioenlaces

PROPAGACIÓN Y ANTENAS

PROPAGACIÓN IONOSFÉRICA

16 de juNio de 2004
Versión 1

Características de la ionósfera

El 12 de diciembre de 1901, Marconi consiguió realizar de forma satisfactoria la primera comunicación radiotelegráfica transatlántica cubriendo una distancia de 3.000 Km entre Gales y Terranova, en el extremo oriental de Canada. Unos años antes, Herz había comprobadoexperimentalmente la existencia de ondas electromagnéticas, cuya naturaleza era similar a la de la luz. Por este motivo el éxito de Marconi resultaba inexplicable considerando que las ondas electromagnéticos deben propagarse en trayectos rectilíneos y que la esfericidad de la tierra impedía la visibilidad directa. De hecho el éxito inicial fue recibido con cierto escepticismo por la comunidad científica,que en parte dudaba de su veracidad. En el año 1902 otros experimentos realizados por Marconi pusieron de relieve que las comunicaciones a grandes distancias sufrían grandes variaciones si se realizaban durante el día o la noche. Así, experimentos de recepción a bordo de un basco desde una estación base en tierra mostraron que a distancias superiores a 1.000 Km las comunicaciones fallaban totalmentedurante el día, mientras que durante la noche era posible la recepción a distancias superiores a los 3.000 Km. Marconi estaba más interesado en las posibilidades de la explotación comercial de las comunicaciones radiotelegráficas a larga distancia que en la explicación de los fenómenos responsables de éstas, por lo que se centró su actividad en la aplicación práctica de estos hechos más que en lajustificación teórica de los mismos.
En el mismo año 1902, Kennelly y Heaviside, de forma independiente, postularon la existencia de una capa ionizada en la parte alta de la atmósfera como responsable de la reflexión de las ondas electromagnéticas, explicando, de este modo, el mecanismo de propagación a gr4andes distancias.
El primer experimento para realizar mediciones exactas de laionosfera lo llevaron a cabo Appleton y Barnett en Londres en 1925. Consistía en emitir una señal de onda continua y de fase variable con el tiempo. En un receptor próximo se recibía la interferencia de la onda directa y reflejada . A partir de la formación de interferencias constructivas y destructivas les fue posible determinar la altura de la capa ionizada. A esta capa le llamaron capa eléctrica, oabreviadamente capa E. Estudios posteriores revelaron la existencia de capas inferiores y superiores a la capa E, a las que manteniendo el orden alfabético se las denominó D y F respectivamente.
Investigaciones más profundas demostraron que la ionosfera no es un medio estratificado, sino que presenta variaciones continuas con la densidad de electrones ionizados en función de la altura. Por razoneshistóricas se mantiene la nomenclatura de las capas D, E y F designando a cada una de ellas regiones de la ionosfera de altitud creciente. Bajo ciertas condiciones la capa F se desdobla en dos capas, la capa F1 y la capa F2.
La causa primordial de ionización de la ionosfera es la radiación solar en la región del espectro de los rayos x y ultravioletas. También contribuyen a la ionización laincidencia de las partículas cargadas (protones y electrones) de origen solar y los rayos cósmicos galácticos. La creación de iones depende de la energía de las radiaciones y de la densidad de moléculas. Para alturas elevadas la energía de la radiación incidente es elevada pero la densidad de moléculas baja, mientras que para alturas más bajas la densidad de moléculas es alta pero la energía de lasradiaciones ha sido absorbida en gran parte, de modo que la densidad de ionización máxima se produce en un punto intermedio. En la figura 1.1 se representa la variación de la densidad de moléculas ionizables en función de la altura.



Figura 1.1 Densidad de moléculas ionizable vs. altura.

En la figura 1.2 se puede relaciona la energía proveniente de la radiación solar y los cuerpos celestes...