Ionosfera: diferenças entre revisões

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No plasma ionosférico encontramos [[condutividade]] e [[permissividade]] elétrica, isto é, em alguns momentos se comporta como um condutor elétrico, por exemplo, como se fosse uma placa metálica, porém sintonizada em determinadas frequências, onde uma vez se comportando como tal, pode perfeitamente refletir determinados comprimentos de onda sem problema algum, e praticamente sem perdas, absorver outros comprimentos de onda inutilizando totalmente a propagação destas.
 
A reflexão é exatamente uma das propriedades exploradas na comunicação, usando-se a antena com refletor apontada para a ionosfera, daí a importância de se conhecer os fenômenos ionosféricos e as propriedades operacionais das ionossondas (antenas direcionais apontadas diretamente para a ionosfera). O princípio da reflexão ionosférica é utilizado há muitos anos para pesquisas, porém pouco utilizado ainda nas conversas quotidianas, devido ao pouco alcance que oferece às comunicações, pois não serve para contatos de longas distâncias (chamados DX), devido ângulo de partida do lóbulo principal que está apontado diretamente para cima, e uma vez que a antena possui um refletor, além da terra diretamente abaixo, os ângulos de partida dos lóbulos secundários, também estão direcionados praticamente na vertical, fechando toda e qualquer possibilidade de reflexão tangenciando a superfície da Terra, aumentando, e muito a qualidade do sinal até distâncias medianas, pois as camadas ionosféricas, uma a uma, refletem o sinal diretamente para baixo, e a terra para cima, fazendo uma armadilha para a radiofrequência, ampliando, e muito, o sinal, fazendo com que a antena se comporte como se o somatório dos lóbulos principal e secundários formasse uma semi esfera de 180 graus, deixando-a onidirecional, ficando com uma qualidade de transmissão e de recepção excepcional. Daí a importância do conhecimento e do uso das camadas que se formam durante o dia e da densidade das que restam durante a noite. Durante a noite as camadas “D” e “E”, conforme gráfico abaixo, perdem sua densidade em elétrons livres, devido a diminuição da ionização pelo Sol, porém, elas não deixam de existir, elas perdem a densidade e aumentam a altitude. Durante o dia o aumento de densidade é significativo, conseqüentementeconsequentemente, a altitude diminui, verificar gráficos abaixo. Essa elevação das camadas durante a noite, propicia um aumento da propagação a longa distância, pois a RF refletirá mais acima.Existe também, durante o dia, uma atenuação maior do sinal, conforme gráficos abaixo, Mas ao mesmo tempo que o sinal se atenua pelo aumento da densidade, também refletirá mais, justamente devido à este aumento.Os fenômenos descritos acima são de grande valia para usar a ionosfera como refletor, além de perder-se menos sinais na transmissão apesar da atenuação ser bem maior durante o dia, recebe-se os sinais com mais intensidade, pois aí também rege a lei da reciprocidade, onde o que vale para a transmissão vale para a recepção.
 
== INPE ==
No Brasil, a pesquisa da ionosfera é principalmente executada pela Divisão de Aeronomia do [[INPE]] (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais). Iniciou em 1963, através da recepção de sinais de satélites. Em 1973 iniciou-se em Cachoeira Paulista,SP, a pesquisa através de ionosondasionossondas. Em 1975 foi a vez de [[Fortaleza]], Ceará. Em 1984 o Ministério da Aeronáutica autorizou o [[CTA]] a efetuar experiências e sondagens com [[foguete]]s e equipamentos desenvolvidos pelo INPE. A Universidade Estadual do Maranhão juntamente com o INPE recentemente, construíram um observatório espacial em [[São Luís (Maranhão)|São Luis]], [[MA]]. Onde está instalada uma digissonda, e está sendo terminado um [[radar]] de espalhamento coerente (ESCO) cuja prioridade é estudar o comportamento da ionosfera e seus fenômenos sobre o Brasil, dentre eles é executado o estudo do comportamento dos processos dinâmicos, eletrodinâmicos e químicos do plasma ionosférico. Os dados de sensoriamento remoto da ionosfera são obtidos utilizando foguetes, satélites, sistemas de modelagem e simulação dos processos ionosféricos e termosféricos.
 
== O ciclo solar e sua influência ==
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A propagação de ondas eletromagnéticas no [[plasma ionosférico]], se comporta analogamente como [[ondas sônicas]] dentro de [[fluídos]] de diferentes densidades. Ora refletindo, ora refratando, ora sem oferecer resistência alguma.
 
Num plasma com ''n'' colisões por segundo de [[partícula]]s, entre estas: [[íons]]; [[átomos]]; [[moléculas]]; [[elétron]]s; [[neutrinos]]; etc, o movimento termo-eletrônicotermoeletrônico tem características ora fluidas, ora sólidas, ora gasosas.
 
O plasma ionosférico não é líquido, nem sólido, tampouco gasoso, seu comportamento é difícil de prever, por isso as previsões de condições de propagação de radiofrequência são tão complexas.
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A ionosfera dependendo da hora do dia ou da [[insolação]], nas bandas de [[raios X|Raio-X]] e luz [[Radiação ultravioleta|ultravioleta]], separa-se em camadas, isso ocorre devido à absorção energética de seus componentes.
 
No plasma ionosférico encontramos [[condutividade iônica]] e [[permissividade elétrica|permessividadepermissividade eletromagnética]] , isto é, em alguns momentos parece se comportar como um [[condutor elétrico]] ou placa metálica, em outros pode se comportar como um condutor sintonizado em determinadas freqüências podendo refletir determinados comprimentos de onda praticamente sem perdas, absorver outros comprimentos de onda inutilizando totalmente a propagação destas.
 
== Reflexão ionosférica ==
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A reflexão ionosférica pode levar ao fenômeno da [[cintilação (astronomia)|cintilação]], isto ocorre devido à atuação dos sinais perante as irregularidades ionosféricas que atual como uma tela de fase variável nos sinais transionosféricos de fontes. Esta ''tela'' eletrônica dá origem a efeitos de difração com cintilação de amplitude, ângulo de chegada e fase.
 
Portanto, num meio variável onde ocorrem densidades variáveis, ocorre o fenômeno da reflexão, refração e difração dos sinais de radiofreqüênciaradiofrequência. Fenômenos ocorridos na faixa de freqüênciafrequência de HF e faixa inferior VHF.
 
== Variação da densidade ionosférica ==
Durante o dia o aumento da densidade ionosférica é significativo, conseqüentementeconsequentemente, a altitude da região diminui.
À noite com a diminuição da densidade, a ionosfera aumenta sua altitude ficando mais tênue, propiciando um aumento da propagação de ondas de rádio para distâncias maiores.
 
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Existe durante os horários diurnos, acompanhando o comportamento da camada E, podendo esporadicamente estar presente à noite. Serve de refletora em determinadas freqüências, esta reflexão varia conforme a espessura que adquire ao receber energia solar.
 
Normalmente a radiofreqüênciaradiofrequência incidente que atravessa a ''camada E'', atravessa a F1. Ao fazê-lo refrata-se, alterando seu ângulo de incidência sobre a camada F2, refletindo nesta.
 
=== Camada F2 ===
A ''[[camada F2]]'', está entre os 200 e 400 km de altitude. Acima da F1, E, e D respectivamente. É o principal meio de reflexão ionosfericoionosférica, utilizadoutilizada para as comunicações em altas freqüências à longa distância.
 
A altitude da F2 varia conforme a hora do dia, época do ano, condições de vento e ciclo solares. A propagação e reflexão obedecem a estas variáveis.
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Seu aparecimento ocorre ao nascer do Sol, quando a camada F se desmembra em F1 e F2.
 
A refração nesta camada pode gerar o aparecimento do fenômeno raro da ''dutificação'' da radiofreqüênciaradiofrequência, ocasionando contatos à dezenas de milhares de quilômetros e ecos ionosféricos.
 
Também a reflexão da radiofreqüênciaradiofrequência nesta camada propicia a comunicação a milhares de quilômetros.
 
=== Camada F3 ===
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Os estudos ionosféricos iniciaram em 1963, através da recepção de sinais de satélites.
 
Em 1973, em [[Cachoeira Paulista]],SP, a pesquisa através de ionosondasionossondas teve seu aprimoramento e alargamento dos dados coletados. Em 1975, em [[Fortaleza]], Ceará foram instalados equipamentos de pesquisa, entre estes antenas transmissores e ionossondas de grande precisão.
 
Em 1984, o Ministério da Aeronáutica brasileiro autorizou o [[Centro Tecnológico Aeroespacial]] (CTA) a efetuar experiências e sondagens com foguetes ionosféricos e equipamentos desenvolvidos pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).
 
A Universidade Estadual do [[Maranhão]] e o INPE, firmaram um convênio tecnológico e construíram um observatório espacial em [[São Luís (Maranhão)|São LuisLuís]], Maranhão, este foi aquipadoequipado com uma digissonda, e um radar de espalhamento coerente (ESCO).
 
A função destes instrumentos científicos é estudar o comportamento da ionosfera, os processos dinâmicos, eletrodinâmicos e químicos do plasma.
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A ionosfera e a termosfera equatorial constituem um sistema acoplado que possui características distintas quando comparadas a outras latitudes terrestre. Entre estas podem ser citados o ''[[eletrojato equatorial]],'' cuja importância reside no fato de haver correntes eletrônicas fortíssimas numa altitude de 110 Km, ao longo do equador magnético terrestre.
 
Existe também a ''[[Anomalia de Ionização Equatorial]]'', também conhecida como ''[[Anomalia de Appleton]]'', no plasma ionosférico. Formada por duas regiões de alta densidade de [[plasma]] sobre os [[trópico]]s que circulam paralelas ao [[equador magnético]]. Ainda sobre o Brasil, existe uma anomalia nominada ''[[Anomalia Geomagnética Brasileira]]'' (Também denominada ''[[Anomalia Geomagnética do Atlântico Sul]]''), esta, de todas as anomalias está totalmente sobre o Brasil, se estendendo sobre boa parte da [[América do Sul]], estando ''espalhada'' sobre o [[Atlântico Sul]], atingindo parte da [[África do Sul]]. Na região onde ocorre, o [[campo magnético terrestre]], também chamado [[campo geomagnético]], é mais fraco que em qualquer outra parte do [[planeta]]. Isso ocorre, devida excentricidade do eixo do dipolo magnético terrestre. A conseqüênciaconsequência imediata são as fortes precipitações de [[próton]]s e [[elétron]]s provindos dos [[cinturões de radiação de Van Allen]]. Pode causar defeitos em satélites, indução de correntes no solo, black-out's de distribuição de energia elétrica em todo território brasileiro e zona de influência. A Anomalia, pode influir nas regiões ionosféricas aumentando ou diminuindo a densidade do plasma de alta altitude. Dependendo das condições solares, pode ser responsável pelo ''mascaramento'' dos sinais de ''radar'', interferências nas telecomunicações, além de danos em sistemas e equipamentos eletro-eletrônicoseletroeletrônicos.
 
Outros fenômenos bastante interessantes são as ''[[Bolha Ionosférica|bolhas ionosféricas]]'' que ocorrem na alta atmosfera e também são objeto de estudo. Estas são praticamente desconhecidas dos estudiosos de áreas diferentes da Aeronomia, Astronáutica e Espaço. Consistem de grande rarefação do [[plasma ionosférico]]. Ocorrem nos meses de outubro até março durante a noite, acompanham as linhas de campo geomagnético. Têm extensão de milhares de quilômetros, cobrindo praticamente todo o [[Brasil]] no sentido [[Norte]]-[[Sul]], causam interferências sobretudo nos sistemas DGPS (Differential Global Positioning System). Foram descobertas entre 1976 e 1977 por cientistas brasileiros do [[INPE]].