reflexão e propagação de ondas de rádio

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A ionosfera, reflexão e propagação de ondas de rádio

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Ionosfera

A radiação Solar se choca com átomos de oxigênio e nitrogênio e deslocam seus elétrons nas camadas superiores da atmosfera criando assim IONS, os quais são carregados positivamente. Existem quatro regiões distintas de gás ionizado no espaço compreendido entre 50 km até aproximadamente 500 km. Juntas, estas regiões formam o que denomina-se IONOSFERA.

A ionosfera refrata as ondas de radio de freqüências especificas, primariamente a faixa de HF ( conhecida como Ondas Curtas de 3 MHz a 30 MHz ). É esta refração da energia de radio que torna as comunicações de radio possíveis ao longo do mundo. Este fenômeno da refração é similar ao aparente "entortamento" de uma caneta quando submersa em um recipiente de água.

As quatro regiões distintas da ionosfera são denominadas D, E, F1 e F2. A camada D é a região mais baixa da Ionosfera.  Alcança a máxima ionização durante a tarde mas os seus íons se dissipam rapidamente.   Esta camada é responsável por absorver as freqüências de radio, e não refratar. Quanto mais ionizada está a camada D, maior a absorção da energia do radio. As freqüências acima de 10 MHz não são prontamente absorvidas pela camada D, mas as bandas mais baixas são geralmente sem uso para a comunicação de longa distancia durante o dia, devido a este fenômeno. Similar a camada D, a camada E dissipa seus íons rapidamente quando o Sol não esta brilhando sobre esta e assim é apenas um fator de maior relevância durante o dia. Porem, diferente da camada D que absorve o espectro mais baixo das Ondas Curtas até Ondas Medias e permite as freqüências mais altas passarem através desta, a camada E pode refratar sinais de radio e causar seu batimento de volta para a Terra.

De noite, quando a camada E é muito fraca, os sinais de radio tendem a passar diretamente através dela. Algumas vezes, até sinais de VHF são refratados pela camada E, causando interessantes efeitos na propagação desta faixa.

As camadas F1 e F2 são agrupadas na chamada Região F. De fato, elas se combinam em um única camada durante a noite. 
A Região F é a mais importante para as comunicações de longa distancia em Ondas Curtas. Esta camada retém sua ionização por mais tempo que as outras camadas e permanece ionizada durante a noite, mesmo não sendo de forma tão densa. Sua intensa ionização durante as horas do dia refratam as altas freqüências mas á noite ela irá normalmente permitir que passem através dela. As baixas freqüências, abaixo de 10 Mhz serão refratadas de volta a Terra durante a noite.

A noite, a camada D desaparece e a E se torna muito fraca pois não podem permanecer ionizada por muito tempo. Também, as camadas F1 e F2 se combinam para criar uma camada única. As freqüências mais baixas agora se tornam muito úteis já que a camada D não mais está presente para absorvê-las. Este é o motivo porque podemos ouvir estações de radio em Ondas Medias e Ondas Curtas localizadas algumas vezes a milhares de quilômetros durante a noite.

Comportamento da ionosfera durante o dia e a noite nas altas freqüências

As mesmas altas freqüências que são úteis durante o dia podem passar direto através da Região F durante a noite. A freqüência mais alta que pode ser refratada denomina-se MUF - Maximum Usable Frequency - Freqüência Máxima Utilizável.  É geralmente uma boa idéia usar um comprimento de onda próximo a MUF porque freqüências mais baixas podem estar mais suscetíveis a absorção e se tornarem degradadas.  Algumas vezes a MUF cai abaixo de 5 MHz devido a região F fraca ou perturbada.  As labaredas solares podem causar tais perturbações. Os pontos baixos do ciclo solar também não ajudam.

Índices de propagação

As condições correntes na ionosfera irão afetar enormemente como os sinais de radio em diferentes freqüências irão se propagar. As manchas solares ajudam a aumentar a habilidade da ionosfera em refratar as ondas de radio em HF enquanto as labaredas solares podem causar distúrbios na ionosfera conhecidos como tempestades geomagnéticas. Uma ionosfera com distúrbios irá absorver mais sinais de radio em HF do que propagá-los.

Numero de Manchas Solares: números elevados de manchas solares ( sunspots ) indicam acréscimo na radiação ionizante gerada pelo Sol a qual melhora a habilidade de refração de sinais de HF. O numero de manchas solares pode varia de zero até 200 durante o pico do ciclo de 11 anos de atividade solar.

Fluxo Solar: Similar ao numero de manchas solares, o valor do fluxo solar é realmente uma medida dos sinais de radio gerados pelo Sol. Este índice é tomado diariamente na freqüência de 2800 MHz ( 10,7 cm de comprimento de onda ). O aumento do ruído de radio do Sol significa mais radiação ionizante e se correlaciona com o numero de manchas solares. O valor do fluxo solar varia de 60 (sem manchas solares) até 300.

Índice A: o índice A descreve as condições geomagnéticas das ultimas 24 horas. Podem variar do intervalo de 0 até acima de 400 mas é raro observar valores acima de 100. Geralmente verificaremos índices A variando entre 4 e 50. Valores abaixo de 10 são desejáveis para as comunicações em Ondas Curtas e Medias. Números altos do índice A podem significar excessiva absorção das ondas de radio devido ao acréscimo das condições de tempestade na ionosfera.

Índice K: O índice K é similar ao índice A, mas reflete condições das ultimas 3 horas e seus valores variam de 0 até 9. Números baixos significam condições de ionosfera quieta. As tendências no índice K sao importantes a serem acompanhadas. Quando o índice K se eleva podemos esperar a degradação das condições de propagação, particularmente em direção as regiões polares.