Fenómenos que experimentan las ondas en su propagación

1. Fenómenos que experimentan las ondas en su propagación

2. Características del medio en el que se produce la propagación La transferencia de energía en un medio depende de ciertas propiedades electromagnéticas de éste, así como de propiedades similares del medio circundante. De esta forma, la transferencia de ondas electromagnéticas dependerá en diversos grados de las propiedades del terreno sobre el cual tiene lugar la transmisión.Estas propiedades están definidas por los siguientes parámetros:1. constante dieléctrica ɛ, (permitividad), es la capacidad de un medio para almacenar energía electrostática. Un dieléctrico es un material no conductor, esto es, un aislante. Buenos dieléctricos son el aire, hule, vidrio y mica por ejemplo. La constante dieléctrica para el vacío es igual a 8.854 x 10 -12 F/m2. permeabilidadµ, es la medida de la superioridad de un material, comparado con el vacío, para servir como trayectoria para líneas de fuerza magnética. Los materiales ferromagnéticos como el hierro, acero, níquel y cobalto poseen altas permeabilidades. Por otro lado sustancias diamagnéticas como el cobre, latón y bismuto tienen permeabilidades comparables a la del espacio libre. El valor de µ para el vacío es de 4π 10-7 henrio/m3. conductividadρ, es la medida de la habilidad de un medio para conducir corriente eléctrica. Todos los metales puros son conductores, teniendo algunos mejor conductividad que otros. La conductividad es el recíproco de la resistividad y se mide en siemens (mhos) Velocidad en el medio Mientras que en el vacío la conductividad vale cero, ɛ y µ nunca valen cero. La velocidad de la onda electromagnética en cualquier medio está dada por: Ya que los valores de µ y ɛ son prácticamente iguales para el aire y el vacío, la velocidad de las ondas electromagnéticas a través de ambos materiales es aproximadamente 3.10 8 m/s. Este valor puede ser empleado para todas las ondas electromagnéticas a través de cualquiera de estos dos medios sin error apreciable.

3. 1. FRENTES DE ONDA. ATENUACIÓN. La antena más simple es un punto teórico denominado radiador isotrópico. En una radiación sin obstrucciones, al cabo de un segundo, una onda radiada por esta antena tendrá la superficie de una esfera con un radio igual a 3.10 8 m. Esta superficie se denomina frente de onda. Obviamente, la potencia inicial, concentrada inicialmente en un punto, va atravesando esferas de radio cada vez mayor, repartiéndose por la superficie de esas esferas, por lo que la potencia en un punto a distancia R de la antena transmisora, se habrá atenuado en una proporción 1/R2.

4. 2. REFLEXIÓN Una onda se refleja cuando encuentra con un obstáculo que no puede traspasar ni rodear. Si la onda se refleja, el ángulo de la onda reflejada es igual al ángulo de la onda incidente, de modo que si una onda incide perpendicularmente sobre la superficie reflejante, vuelve sobre sí misma. http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/scienceopticsu/reflection/index.html

5. 3. REFRACCIÓN Es la desviación que sufren las ondas en la dirección de su propagación cuando pasan de un medio a otro diferente. A diferencia de lo que ocurre en el fenómeno de la reflexión, en la refracción, el ángulo de refracción ya no es igual al de incidencia. La refracción se debe a que al cambiar de medio, cambia la velocidad de propagación del sonido. La refracción también puede producirse dentro de un mismo medio, cuando las características de este no son homogéneas, por ejemplo, cuando de un punto a otro de un medio aumenta o disminuye la temperatura. http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/scienceopticsu/refraction/index.html y http://www.walter-fendt.de/ph14s/refraction_s.htm

6. 4. DIFRACCIÓN Consiste en el curvado y dispersión de las ondas al rozar la superficie de la Tierra o cualquier otro obstáculo involucrado en la trayectoria. Se produce cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difracción disminuyen hasta hacerse indetectables a medida que el tamaño del objeto aumenta comparado con la longitud de onda. http://web.educastur.princast.es/ies/rosarioa/web/departamentos/fisica/teorias_fisicas/Optica_Ondas/Reflex_Refrac_Difrac.htm

7. 5. INTERFERENCIA Un objeto material como, por ejemplo, una piedra, no comparte con otra piedra el espacio que ocupa. Pero puede existir más de una vibración u onda en el mismo espacio al mismo tiempo. Si arrojas dos piedras al agua, las ondas que produce cada una pueden superponerse y formar un patrón de interferencia. En este caso los efectos de las ondas se pueden incrementar, reducir o neutralizar. Cuando la cresta de una onda se superpone a la cresta de otra, los efectos individuales se suman. El resultado es una onda de mayor amplitud. A este fenómeno se le llama interferencia constructiva, o refuerzo, en donde se dice que las ondas están en fase. Cuando la cresta de una onda se superpone al valle de otra, los efectos individuales se reducen. La parte alta de una onda llena simplemente la parte baja de la otra. A esto se le llama interferencia destructiva, o cancelación, donde decimos que las ondas están fuera de fase. http://ww2.unime.it/weblab/ita/waveforms/waveforms_ita.htm

8. Tipos de reflexión ● Reflexión especular – si la superficie de un material es microscópicamente lisa y plana, los haces de luz incidentes y reflejados crean el mismo ángulo con una normal a la superficie de reflexión produciendo una reflexión especular. ● Reflexión difusa – si la superficie de un material es “rugosa”, y no microscópicamente lisa, se producirán reflexiones difusas. Cada onda que incide en una partícula de la superficie obedecerá la ley básica de la reflexión, pero como las partículas están orientadas de manera aleatoria, las reflexiones se distribuirán de manera aleatoria.

9. Fenómeno relacionados con la reflexión ▪ Las ondas estacionarias. Una onda estacionaria se produce por la suma de una onda y su onda reflejada sobre un mismo eje. Dependiendo cómo coincidan las fases de la onda incidente y de la reflejada, se producirán modificaciones en el campo (aumenta la amplitud o disminuye). ▪ El ROE. Es un cociente que expresa la relación de la energía de las ondas incidente y reflejada a través del coeficiente de reflexión, que se define como la raíz de la relación de potencias que se encuentra dividiendo la energía reflejada por segundo que deja una superficie reflejante, entre la energía por segundo incidente a la misma superficie. Si ambas energías son iguales, el coeficiente de reflexión vale 1 y existe una reflexión perfecta. Si la energía reflejada es menor que la incidente la diferencia es, ya sea disipada en la superficie o parcialmente disipada y parcialmente permitida a través de la superficie en la forma de un rayo refractado.

10. ¿Qué es la fase de una onda?

11. ¿Cómo se producen las ondas estacionarias?

12. Refracción e índice de refracción La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina por el cambio de velocidad que experimenta la onda. El índice de refracción es precisamente la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia y su velocidad en el medio de que se trate.

13. Causas de la difracción La difracción se puede producir por dos motivos diferentes: - porque una onda encuentra a su paso un obstáculo y lo rodea. - porque una onda topa con un pequeño agujero y lo atraviesa.

14. Capas de la atmósfera

15. Atmósfera Es la envoltura gaseosa que rodea a un planeta o a cualquier otro cuerpo celeste.En el sistema solar están dotados de atmósfera todos los planetas, con la particularidad de Mercurio que no posee una muy sólida. Están desprovistos de ella, o casi, los satélites naturalmente como la Luna, y por completo los asteroides pequeños planetas que, a causa de su pequeña masa y de la débil fuerza de atracción, no han sido capaces de retener las particulas gaseosas. También el Sol posee su atmósfera, llamada cromosfera.La formación de la atmósfera terrestre primitiva se debió a la intensa actividad endógena (erupciones volcánicas y fenómenos similares) que siguió a la formación de la costra sólida de nuestro planeta. Otra contribución pudo haber correspondido también a la caída sobre la Tierra de cuerpos formados por materiales volátiles como los cometas.La sucesiva disociación de estos elementos y la actividad biológica de las primeras plantas han llevado a la formación de la atmósfera actual, compuesta por un 78 por 100 de nitrógeno, un 21 por 100 de oxígeno y 1 por 100 de otros elementos menores. Se calcula que la atmósfera terrestre tiene una masa total de un millónesimo con respecto a la de nuestro planeta.

16. Capas de la atmósfera

17. La atmósfera es el medio de transmisión de las señales de radio

18. La ionosfera La ionosfera es un conjunto de zonas por encima de 15 km, desde 60 hasta 600 km de altura, en las que el aire está ionizado y es un buen conductor de electricidad. Ello sucede porque hay una gran cantidad de iones y de electrones libres en esta zona, lo que influye en gran medida sobre la propagación de ondas electromagnéticas. (Recuerdar que la ionización consiste en que un átomo pierda o gane algún electrón). En esta zona de la atmósfera existe una gran cantidad de gases y el impacto que producen en los átomos los rayos cósmicos y radiaciones ultravioletas les arranca algún electrón dejándolos convertidos en iones positivos. Las condiciones de propagación de las radiaciones son excelentes en las capas altas de la atmósfera y a ellas llegan con facilidad las radiaciones ultravioletas del Sol. Cuando ha tenido lugar la ionización, los iones y los electrones libres que se han formado chocan y se recombinan entre sí incesantemente; un ion positivo tiene la tendencia a dejar estable su estructura recuperando el electrón o electrones que le faltan, pero este proceso se mantiene de forma ininterrumpida debido a que las radiaciones continúan llegando a todas las zonas de la atmósfera (especialmente a la ionosfera). La ionización no es constante ni igual en todos los puntos de la ionosfera, influyen sobre ella la rotación de la Tierra, la formación de manchas solares, las erupciones solares y, sobre todo, la cantidad de radiación que llega según sea de día o de noche. Lo que importa es la densidad de ionización, es decir, el número de iones por cada unidad de volumen.Las radiaciones no penetran con idéntica intensidad en todas las zonas de la atmósfera porque si bien las capas superiores son alcanzadas de lleno por toda la radiación, a las capas inferiores apenas llega un pequeño porcentaje de ésta. En la parte superior de la ionosfera, aunque la ionización es muy grande, también lo es el número de recombinaciones: cada ión tiene un tiempo de vida muy corto al recombinarse enseguida con algún electrón de los muchos existentes en sus proximidades. A la parte baja de la atmósfera llega muy poca radiación puesto que ésta ha sido absorbida y amortiguada por todo el espesor de atmósfera que ha debido atravesar.La ionización será más importante en la zona central porque, aunque llegue un poco menos de radiación que a la parte superior, los iones formados duran más tiempo y ello resulta más importante a efectos de propagación de ondas electromagnéticas.Para estudiarla mejor se ha subdividido la zona conocida como ionosfera en varias subzonas o capas según la distancia que las separa de la superficie y del grado de ionización que contengan:

19. Capa D La capa más próxima a la troposfera es la capa D, que oscila entre 20 y 80 km aunque su valor central está aproximadamente a 70 km. Aquí la ionización es muy pequeña y procede solamente de las radiaciones solares muy intensas, lo que significa que, en la práctica, existe solamente durante el día que es cuando el Sol irradia una mayor energía sobre la superficie de la Tierra. Durante la noche apenas existe esta capa y no tiene utilidad práctica. Su importancia es muy escasa porque al quedar a alturas muy bajas prácticamente se cubre la misma distancia con las ondas troposféricas y sólo se emplea para la propagación de las ondas largas.Capa E Por encima de 80 y hasta 140 km (valor medio 100 km) la capa E permite reflejar ondas electromagnéticas hasta una distancia de 2.000 km del punto de origen. La máxima propagación tiene lugar durante el día, pero no sufre una anulación total durante la noche si bien entonces reduce en gran parte su influencia. Esta capa es importante a efectos prácticos de propagación de ondas medias.Capa F La capa F, que es la más importante, tiene alturas medias entre 200 y 400 km. Las capas D y E casi desaparecen durante la noche, especialmente la primera, pero no sucede lo mismo con la segunda ya que la diferencia entre el día y la noche o las estaciones la afectan solamente en un cambio de espesor, densidad de ionización y altura con respecto de tierra. Durante las horas de sol, la capa F se subdivide en otras dos capas, denominadas F1 y F2. La inferior, F1, se mueve entre 140 y 250 km, durante el día y se eleva durante la noche. También influyen las estaciones: según en la que nos encontremos se recibe más o menos directamente la radiación solar. Aunque varía su altura, siempre queda por encima de la capa E. Al final del día se recombinan de nuevo las dos subcapas F1 y F2 para formar de nuevo la capa. Esta capa es la que utiliza la onda corta en sus desplazamientos a larga distancia.

20. Capas de la ionosfera

21. Aplicación de google-earth para conocer en tiempo real las capas de la ionosfera

22. Más sobre la ionosfera La ionosfera es una sección de la atmósfera alta en la cual la presión de aire es tan baja que los electrones y los iones que se forman, pueden existir durante periodos de tiempo largos ya que no se aproximan lo suficiente para atraerse mutuamente con lo cual se recombinarían y volverían a formar un átomo neutro. Una onda que entra en una región en la cual existan muchos electrones libres será afectada de la misma manera que si entrase en una región con diferente constante dieléctrica, esto es, variará su dirección de propagación. El mecanismo es complicado, pero en un sentido general es el resultado de la interacción de fuerzas eléctricas donde el electrón libre es puesto en movimiento por el paso de la onda. En la ionosfera el movimiento de las ondas tienden a ser rebotadas hacia la tierra. La luz ultravioleta del sol es la causa primaria de la ionización en la parte alta de la atmósfera. La cantidad de ionización no varía uniformemente con la altura sobre la tierra, como pudiera esperarse a primera vista. En vez de esto, se ha encontrado que hay capas de ionización relativamente densas a alturas bien definidas; incluso dentro de la misma capa, la ionización no es uniforme: es alta en el centro de la capa y se estrecha gradualmente hacia arriba y hacia abajo. La altura a la que se forma la capa y su densidad de ionización varía con la posición geográfica del lugar, la hora del día, la estación del año, y el ciclo de manchas solares. Esto es así porque la cantidad de radiación ultravioleta recibida del sol en un punto dado depende de esos factores. Características de las capas Las capas ionizadas o regiones están designadas por letras. La más baja, a una altura entre 48 y 88 Km, es llamada la región D. Debido a que esta zona es relativamente densa, parte de los átomos convertidos en iones por la luz solar se recombinan rápidamente, por lo que la cantidad de iones depende directamente de la luz solar: la ionización es máxima por las tardes y desaparece con la puesta del sol. La región D es relativamente ineficaz en reflejar las ondas a la tierra, por lo que no juega un papel importante para comunicaciones a largas distancias, excepto para absorber energía. La siguiente capa tiene una altura media de unos 105 Km y es llamada capa E. Esta es una región de alta densidad atmosférica y la ionización varía con la altura del sol: decrece rápidamente con la puesta del sol, cuando los iones y los electrones se recombinan por la ausencia de luz solar, y alcanza su mínimo a la medianoche, se incrementa rápidamente al salir el sol y alcanza su máximo por la tarde. Como en el caso de la región D, la capa E absorbe energía de las ondas de baja frecuencia durante el período de máxima ionización.

23. La segunda en importancia para comunicaciones es la capa F2. Esta es la capa más ionizada, y se encuentra a una altura del orden de 240 a 400 km, varía con la hora del día, la estación del año y el ciclo de manchas solares. A estas alturas la atmósfera es muy tenue, y por lo tanto los iones y los electrones se recombinan a baja velocidad. Debido a esto, la ionización no depende de la altura del sol: alcanza su máximo un poco después de la tarde, continúa a un nivel más bien alto, pero decreciendo gradualmente durante la noche, alcanzando su mínimo justamente antes de la salida del sol, incrementándose rápidamente para alcanzar el nivel del día en una hora o dos. Durante el día la capa F2 algunas veces se divide en dos, la más baja y ancha, ocurre a una altura de 193 km más o menos y se llama capa F1. La capa F1 es, en general, de poca importancia en comunicaciones, excepto para proporcionar absorción de energía para las ondas que viajan a través de ella. Esta capa y sus efectos desaparecen durante la noche. Después del ocaso, también la altura de la capa F2 decrece, la ionización máxima ocurre a unos 280 km.

26. Fenómenos infrecuentes en la atmósfera

28. Situación de inversión térmica

29. Cinturones de Van Allen Son dos fajas, formadas por partículas cargadas e interpoladas en el campo magnético terrestre, que rodean a nuestro planeta.Fueron descubiertos en 1958 por el físico James van Allen, que era responsable de un experimento confiado al primer satélite artificial americano "Explorer 1".En lo que respecta al origen de las partículas de los cinturones de van Allen, está en los flujos de electrones y de protones que nos llegan desde el Sol bajo la forma de viento solar. Las partículas son arrastradas en recorridos helicoidales sobre las líneas del campo geomagnético por la fuerza de Lorentz (fuerza ejercida por un campo eléctrico y un campo magnético sobre una carga eléctrica en movimiento). Dado que el campo magnético aumenta cerca de los polos de la Tierra, las partículas se mueven de un lado a otro en recorridos helicoidales entre los polos norte y sur de la Tierra.Los cinturones son evitados por las misiones espaciales tripuladas, porque su radiación puede dañar el organismo humano. Esta región se extiende desde algunos cientos de kilómetros sobre la Tierra hasta unos 48.000 a 64.000 km. La mayor parte de los protones de alta energía se encuentran en el cinturón interior a una altitud de 3.200 km; los electrones están más concentrados en un cinturón exterior que se extiende a mucha distancia de la Tierra en el espacio.

30. Magnetosfera Es la región más externa de la atmósfera terrestre, también conocida con el nombre de exosfera. Se extiende por encima de la ionosfera, a partir de los 500 km.En esta región las partículas ionizadas están gobernadas por el campo magnético terrestre y forman una característica envoltura modelada por las líneas de fuerza del campo magnético y por la interacción con el Viento solar.Por el lado del Sol el encuentro entre las partículas del viento solar y la envoltura más exterior de la magnetosfera forma una onda de choque; por el lado opuesto las mismas partículas del viento solar arrastran la magnetosfera, haciéndola adquirir la forma de una cola cometaria.La magnetosfera forma un verdadero escudo protector contra las partículas cargadas del viento solar, impidiéndoles llegar al suelo.

31. Auroras polares Espectacular fenómeno de la alta atmósfera provocado por el impacto de partículas atómicas cargadas, provenientes del Sol contra las capas de la ionosfera a aproximadamente 100 km de altura.Estas partículas estimulan los átomos y las moléculas de la ionosfera, provocando el fenómeno de la Luminiscencia. Como las partículas tienden a moverse a lo largo de las líneas del campo magnético terrestre, hacia los polos magnéticos, las auroras son apreciadas al máximo en las regiones polares, de donde surge el nombre de auroras boreales (las que se manifiestan en el Polo Norte) y auroras australes (las del Polo Sur).

33. “Ventanas” electromagnéticas de la atmósfera

34. El ciclo de las manchas solares

35. Fulguraciones solares

36. Propagación de ondas

37. Mecanismos de propagación de las ondas radioeléctricas, i 1. Propagación directa: la onda emitida por la antena emisora alcanza la antena receptora en línea recta y sin desviación alguna. 2. Propagación por reflexión: a una antena receptora le llega una señal radioeléctrica reflejada por un obstáculo, por ejemplo, un edificio de gran altura. Este tipo de propagación no es muy deseable, ya que a la antena receptora pueden llegarle, además de la señal directa, varias señales reflejadas procedentes de uno o varios puntos, con lo cual llegan al receptor dos o más señales iguales y desfasadas en el tiempo, puesto que las trayectorias de las reflejadas son más largas, produciendo las conocidas y molestas "imágenes fantasma" o dobles imágenes. Para evitar esto, deben utilizarse antenas receptoras de gran directividad, correctamente orientadas con relación al emisor. 3. Propagación por difracción: un obstáculo que se opone a la propagación libre de las ondas puede actuar como una fuente secundaria que emite ondas derivadas en todas las direcciones. Gracias a este fenómeno las ondas rodean al obstáculo y consiguen salvarlo. Gracias al fenómeno de la difracción, la señal radioeléctricas procedente de la antena emisora sigue la ladera de las montañas y colinas, y consigue alcanzar a la antena receptora.

38. Clasificación de las ondas en cuanto a su propagación

39. Onda de tierra: a) onda de superficie Como la superficie terrestre es en realidad un conductor,  la onda induce un voltaje en la tierra y este, a su vez, produce corrientes parásitas. La energía necesaria para producir estas corrientes es extraída de la onda de superficie, la cual se debilita a medida que se aleja de la antena emisora. La magnitud del debilitamiento o atenuación de la onda depende del tipo de terreno sobre el cual pasa la onda, sobre el agua la atenuación es mínima, pero muy marcada en terrenos boscosos, montañosos o densamente poblados. La frecuencia también influye en el grado de atenuación. Al aumentar la frecuencia, el grado de atenuación crece rápidamente.

40. b) onda directa La onda directa es la que se propaga directamente a través del espacio, de la antena emisora a la receptora.

41. c) onda reflejada La onda reflejada también e propaga en el espacio entre la dos antenas, pero en lugar de seguir una trayectoria directa, es reflejada desde la tierra hacia la antena receptora.

42. d) propagación por difracción La difracción consiste en el curvado y dispersión de las ondas cuando encuentran un obstáculo o al atravesar una rendija. [La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio]. La difracción se produce cuando la longitud de onda es mayor que las dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difracción disminuyen hasta hacerse indetectables a medida que el tamaño del objeto aumenta comparado con la longitud de onda.

43. e) onda espacial: 1. onda troposférica La onda troposférica es aquella que se propaga en la zona de la atmósfera que tiene este mismo nombre: troposfera. Esta región, situada entre 300 y 10.000 metros de altura, es el lugar en donde se forman las nubes y en el que las ondas pueden sufrir algún tipo de modificación debido a la influencia de las capas del aire. Las condiciones de propagación de estas ondas presentan una gran dependencia de la temperatura y humedad del aire contenido en la troposfera. Como estos valores no son constantes en ninguna zona, la propagación será irregular en esta capa atmosférica.

44. 2. onda ionosférica Aprovecha las características eléctricas de la ionosfera para propagarse, usándola como una especie de “espejo”. En realidad, más que una reflexión es una refracción progresiva limitada por el ángulo crítico (lo que implica que cierta cantidad de energía se escapa al espacio). Es predominante en las frecuencias medias y altas , MF y HF. Evidentemente, una propagación de este tipo se ve fuertemente influenciada por la geometría relativa entre emisor, ionosfera y receptor. Para complicar la situación, la posición y características de la ionosfera son altamente variables, pues dependen del Sol. Por eso, la situación es diferente durante el día y durante la noche, y cambia según la estación del año y el ciclo solar. Debido a esta compleja situación aparecen zonas donde no hay recepción porque ninguna onda ha rebotado con la geometría adecuada para proporcionar cobertura. Asimismo, es posible que hayan múltiples rebotes sucesivos (proporcionando un alcance muy largo pero inestable). Otro problema que presentan estas ondas es el efecto fadding: a cierta distancia del emisor, el receptor puede recibir la misma onda pero que ha seguido caminos, ocasionando interferencia destructiva y resultando en una señal que aparece y desaparece rápidamente.

45. Diferentes capas de la ionosfera En la ionosfera, los gases atmosféricos son tan tenues que es posible encontrar electrones libres e iones positivos. La ionosfera posee por lo tanto propiedades de un gas tenue y de un plasma. La masa total de la ionosfera es inferior a un 0,1 % de la masa de la atmósfera. Las cargas se separan por la acción de las radiaciones de alta energía provenientes del Sol. En las capas tenues de la ionosfera los tiempos de recombinación de los iones son superiores al periodo día noche por lo que la ionosfera retiene gran parte de sus propiedades incluso en las regiones no iluminadas del planeta. Dependiendo del grado de ionización de cada nivel de altura pueden encontrarse picos de ionización en capas denominadas "D," "E," "F1," y "F2". Dado que el grado de ionización es producido directamente por la acción solar una actividad anómala del Sol puede alterar las propiedades de la ionosfera y su capacidad de reflejar las ondas de radio terrestre alterando las comunicaciones en la Tierra. La estructura de la ionosfera viene marcada por el gradiente de la densidad electrónica. Así tenemos las siguientes capas: ● 60 km: capa D. Sólo aparece durante el día y es sumamente absorbente para frecuencias por debajo de unos 10 MHz, protegiendo la superficie terrestre de gran parte de la radiación espacial. ● 80-110 km: capa E o capa de Kennelly-Heaviside (o capa de Heaviside). ● 180-600 km: capas F o capas de Appleton. Las capas F se elevan por la noche por lo que cambian sus propiedades de reflexión. ● 180-300 km: capa F1. Esta capa sufre una fluctuación diaria mayor que la F2, por lo que llega a mezclarse con ésta. ● 300-600 km: capa F2. Es la capa más alta de la ionosfera.

46. Espectro radioeléctrico y propagación

47. Mecanismos de propagación de las ondas radioeléctricas, ii Cuando se emiten las ondas electromagnéticas, interaccionan con las moléculas del aire, transfiriendo los campos creados a través del espacio que le separa del receptor. A medida que la onda se propaga, su energía va decreciendo, debido al efecto de la absorción de la señal del medio por el cual transcurre. El modo en que se produce la propagación no es uniforme; depende fundamentalmente de la frecuencia. Esto se debe a que la naturaleza y densidad del aire que rodea la superficie terrestre no son constantes. Mientras que las capas bajas suelen ser transparentes a las ondas, a partir de unos 50 km de altura y hasta unos 400 km, encontramos una capa atmosférica con importantes efectos en la propagación: la ionosfera. Esta zona, cuya densidad crece con la altura, tiene la particularidad de ionizarse ante las radiaciones solares, por lo que, dependiendo de la frecuencia de la onda y el momento del día, puede comportarse como un espejo, reflejando las ondas, o permitir que éstas la atraviesen con un mayor o menor grado de refracción. • propagación por onda de superficie Cuando la señal es de frecuencia baja, se puede utilizar la característica de la superficie terrestre de difractar las ondas a medida que se propagan, por lo que la señal será capaz de seguir la curvatura de la Tierra. En este caso hay que tener en cuenta la conductividad del suelo en el que transcurre la señal: si la transmisión se realiza sobre la superficie del mar, con una conductividad muy alta, se podrán cubrir miles de km; mientras que en ambientes urbanos, donde existen numerosos obstáculos verticales de diferentes alturas, las ondas sufrirán una rápida atenuación. • propagación por reflexión ionosférica A medida que la frecuencia aumenta, la cobertura de la onda de superficie va disminuyendo. Para las bandas MF y HF la ionosfera se comporta como un espejo, reflejándose en capas más altas cuanto mayor es la frecuencia. Por lo tanto, si se dirige el frente de ondas hacia arriba, podemos calcular la zona en que la señal reflejada llegará a la Tierra a partir del ángulo de emisión. Debemos tener en cuenta que durante la noche la ionosfera disminuye notablemente su espesor. •propagación por onda directa Por encima de los 30 MHz la longitud de onda de las señales es tan pequeña que puede atravesar incluso las capas superiores de la ionosfera. Esto supone que para transmitir señales de VHF y superiores deberemos utilizar un enlace directo sin obstáculos, garantizando el contacto directo entre el tx y el rx. Si queremos emitir alguna señal de forma que atraviese la ionosfera (como en el caso de los enlaces por satélite) habrá que elegir frecuencias muy elevadas, puesto que éstas presentan menor atenuación en la ionosfera y menor refracción (desviación de la dirección inicial) al atravesarla.

48. Resumen de los tipos de propagación radioeléctrica

49. Influencias de la Tierra

50. 1. Efecto de la superficie de la Tierra La tierra perturba la propagación de las ondas electromagnéticas, de forma que al establecer cualquier tipo de radiocomunicación en el entorno terrestre aparecerán una serie de fenómenos que modificarán las condiciones ideales de propagación en el vacío. Estos fenómenos son básicamente tres: onda de superficie, difracción y formación de la onda de espacio. Reflexión en tierra plana La presencia de la tierra produce reflexiones al incidir sobre ella una onda electromagnética . Una hipótesis simplificadora es considerar que la reflexión se produce sobre una superficie plana y lisa. En este caso la reflexión puede tratarse como un problema de reflexión especular. La tierra es un medio dieléctrico con pérdidas cuyas constantes dieléctricas varían en función del tipo de suelo, el grado de humedad del mismo y la frecuencia. Difracción La difracción es el fenómeno que ocurre cuando una onda electromagnética incide sobre un obstáculo. La tierra y sus irregularidades pueden impedir la visibilidad entre antena transmisora y receptora en ciertas ocasiones. La zona oculta a la antena transmisora se denomina la zona de difracción. En esta zona los campos no son nulos debido a la difracción causada por el obstáculo y, por tanto, es posible la recepción, si bien con atenuaciones superiores a las del espacio libre.