Entendiendo la propagación

Comprensión de los índices de solares. SFI, A y K.

 Las comunicaciones de radio en HF a larga distancia son posibles gracias a una región de partículas cargadas en la alta atmósfera terrestre a una altura de entre 30 y 200 millas por encima de la superficie terrestre. Esta región se llama la ionosfera. La ionosfera se forma cuando la luz ultravioleta extrema (EUV) proveniente del sol impacta con los electrones de los átomos neutrales en la atmósfera superior de la tierra. La más familiar de entre todas esas energías extremas que componen la luz ultravioleta extrema (EUV) es la luz ultravioleta, que tiene una longitud de onda más corta que la luz visible y es de las más enérgicas. Cuando un haz de luz EUV (llamado fotón) golpea un átomo neutro, como un átomo de oxígeno, su energía es transferida a un electrón en el átomo neutro. Esta energía adicional permite a los electrones escapar del átomo y girar libremente alrededor de su propio núcleo. Así, el átomo neutro se convierte en uno cargado positivamente, porque ha perdido un electrón cargado negativamente. Esto es conocido como un ion positivo. El proceso mediante el cual el fotón separa a un electrón de un átomo neutro es conocido como fotoionización. La recombinación es el inverso de fotoionización. La recombinación se produce cuando un electrón cargado negativamente y otro positivamente se enlazan nuevamente para producir un átomo neutro. Esto ocurre continuamente las 24 horas del día, sin embargo, la fotoionización causada por la EUV (luz del sol), se produce sólo durante las horas de luz del día. Por lo tanto el nivel de ionización en la ionosfera aumenta durante el día cuando la luz EUV está presente y disminuye durante la noche debido a la falta de energía EUV y el proceso de recombinación continua. Los iones de la ionosfera son demasiado grandes para responder a las rápidas oscilaciones de una onda de radio y por este motivo tienen poco efecto sobre la propagación de ondas de radio. Sin embargo, los electrones libres son más de 20.000 veces más ligeros que los iones y responden a las oscilaciones de la onda de radio de una forma más enérgica. Existen tres franjas principales de ionización en la ionosfera. Estas son las llamadas capas D, E y F. La capa F (la capa más alta) es la responsable de comunicaciones de larga distancia HF. Los electrones libres en la capa F, situada entre las 140-200 millas sobre la tierra, interactúan con las ondas de radio reflejándolas hacia la superficie terrestre. En esta capa los electrones reaccionan más fácilmente con ondas de radio de baja frecuencia que con las de mayor frecuencia. Como resultado, una fina capa de iones aquí es capaz de reflejar las ondas de radio de baja frecuencia y hacerlas regresar a la tierra. Las comunicaciones de larga distancia en la práctica de la radio afición de baja frecuencia 160 metros (1.8 MHz), 80 metros (3.5 MHz) y bandas de 40 metros (7 MHz) es mas factible en la noche cuando la ionización en esta capa es más baja. Los electrones libres no reaccionan tan fácilmente con las oscilaciones rápidas de las ondas de radio con frecuencias superiores a las citadas anteriormente. Por dicho motivo hace falta una mayor cantidad de electrones libres para reflejar las ondas de radio en la banda de 30 metros (10 MHz) y 20 metros (14 MHz) y hacerlas volver a la tierra. Las comunicaciones de larga distancia en estas bandas son generalmente posibles durante el y en las primeras horas del atardecer, cuando los niveles de ionización son de altos a moderados en la capa F. Incluso mayores densidades de electrones son necesarias para reflejar las ondas de radio en el la banda de 17 metros, (18 MHz), 15 metros (21 MHz), 12 metros (24,9 MHz), y bandas de 10 metros (28 MHz) para reflejarlas de vuelta a la tierra. Las comunicaciones de larga distancia son generalmente posibles en estas bandas sólo durante las horas de luz de día cuando es mayor la ionización de la capa F. Se requieren niveles muy altos de ionización para reflejar las señales en la banda de 6 metros (50 MHz), sin embargo, la ionización de la capa F nunca es lo suficientemente alta como para reflejar las señales emitidas en la banda de los 2 metros (144 MHz), 1,25 metros (222 MHz), 70 cm (420 MHz), así como las demás ondas de radio con frecuencia superiores. Estas ondas de radio viajan a través de la ionosfera y el espacio exterior. Las frecuencias de 2 metros y por superiores a ellas son las utilizadas para las comunicaciones por satélite ya que pasan a través de la ionosfera. Las comunicaciones terrestres de estas bandas se limitan a la línea de visión y operación mediante repetidor. La recombinación se produce más rápidamente en la capa E que en la capa F debido a que la atmósfera a la altura de la capa E, situada entre las 60-70 millas sobre la tierra, es más densa. Así, la capa E existe normalmente sólo durante las horas de luz de día. Esta capa refleja las señales de baja frecuencia, entre los 160 y 40 metros de  vuelta a la tierra durante el día, proporcionando las comunicaciones de corto alcance durante el día en estas bandas. En esta capa, la densidad de los electrones no es suficiente para reflejar las ondas de radio por encima de 20 metros (14 MHz).La recombinación se produce muy rápidamente en la capa D, que se sitúa entre las 30-55 millas por encima de la superficie terrestre. La capa D sólo existe durante el día y no es lo suficientemente densa para reflejar las ondas de radio de HF. El principal efecto de la capa D es absorber la energía de las ondas de radio de baja frecuencia, particularmente de las ondas de radio emitidas entre los 160 y 40 mts. Las bandas de 80 y 160 normalmente estarán muertas durante el día debido a la absorción que tiene lugar en esta capa. En la energía ultravioleta procedente del sol se producen diariamente unas ligeras variaciones. En los días cuando se reciben niveles relativamente altos de energía, la ionización de la capa F aumentará y mejorarán las comunicaciones a larga distancia de HF. Además, aumentara también la frecuencia más alta a utilizar en la HF. Veamos un ejemplo: La banda de 15 metros (21 MHz) se puede utilizar para realizar comunicaciones con Australia. En los días de bajo nivel de energía, la capa F no es  tan fuertemente ionizada. Esto hace que disminuya la frecuencia más alta de HF utilizable, y las comunicaciones a larga distancia de HF se dificultan. En este caso, es posible que los 15 mts (21 MHz) estén muertos siendo la banda de 20 metros (14 MHz), la mayor banda de frecuencia utilizable. Además de las variaciones diarias, la cantidad de energía ultravioleta recibida por el Sol varía cada 11 años ya que la actividad es cíclica. Durante un periodo de pocas manchas solares en la superficie del sol, la energía ultravioleta proveniente de la luz solar estará en su nivel más bajo, y las bandas de 20 a 10 metros pueden ser inutilizables durante meses debido a la baja ionización de la capa F. En el siguiente ciclo de 11 años, las manchas solares irán apareciendo gradualmente alcanzando su máximo en aproximadamente 5 años y medio después del ciclo bajo. La cantidad de energía procedente del Sol se mide diariamente en términos del flujo solar. El flujo solar puede variar desde 50 a 300. Durante un máximo de manchas solares, los valores de flujo solar superarán normalmente el valor de 200, produciéndose así excelentes comunicaciones a larga distancia en las bandas de 20 a 10 metros. Los valores de flujo solar van desde 50 hasta 80 durante cuando hay pocas manchas solares provocando malas comunicaciones a larga distancia incluso en la banda de40 metros (7 MHz) que suele ser la mayor frecuencia utilizable en dichas condiciones. Un aumento en los valores de flujo solar durante un período de varios días generalmente indica una mejora en las comunicaciones a larga distancia de HF durante ese período de tiempo. Por ejemplo, generalmente se aumentará la frecuencia máxima utilizable y las comunicaciones en HF serán más estables y lejanas si nos encontramos un con unos valores de 110 y aumenta por ejemplo a 130 durante varios días. Por el contrario, disminuirá la frecuencia máxima utilizable y las comunicaciones en HF se deterioraran si el flujo solar cae de 110 a 90.Veamos la siguiente tabla para poder hacernos una de lo que acabamos de explicar:
Flujo solarCondiciones de banda esperado 
50 – 70Bandas superiores a 40 metros inutilizables. 
70 – 90Condiciones hasta 20 metros. 
90 – 120Condiciones hasta los 15 metros. 
120 – 150Condiciones hasta los 10 metros. 
150 – 200Excelentes condiciones en 10 metros con aperturas en 6 metros. 
> 200Comunicaciones fiables en todas las bandas incluidos los 6 metros. 
 Con cualquier valor de flujo solar, las comunicaciones HF mejorarán cuando el campo geomagnético es tranquilo y empeoran durante una tormenta geomagnética. Una tormenta geomagnética causa que la capa F se vuelva inestable, fragmentándose e incluso puede parecer que ha desaparecido. En condiciones de tormenta solar se ven más afectadas las regiones de la Tierra que se encuentran ubicadas alrededor de polos magnéticos de la tierra ya que las partículas cargadas del Sol son atraídas a los campos magnéticos de la tierra. Como resultado, el camino que recorrerá una señal que recorre las regiones polares se verá más afectada por una tormenta geomagnética que las que recorran caminos que crucen por el Ecuador. La condición en la que se encuentra el campo geomagnético se mide en términos de valores A y K de conformidad con la tabla siguiente:
AKCampo geomagnéticoAKCampo geomagnético
0 – 30Silencioso48 – 795Tormenta menor
4 – 61Tranquilo a estremecido80 – 1316Tormenta
7 – 142Inestable132 – 2077Tormenta severa
15 – 473 – 4Activo208 – 4008 – 9Tormenta muy importante
Las apariciones de llamaradas solares también aumentan con el aumento de la actividad solar.
Una llamarada solar crea una ráfaga de energía adicional de luz ultravioleta extrema  (EUV) y también expulsa grandes cantidades de partículas cargadas al espacio. La luz ultravioleta extrema  (EUV)  alcanza la tierra en unos 8 minutos, creando lo que se conoce como súbita perturbación ionosférica (SID).La ráfaga de EUV aumenta los niveles de ionización en las capas D, E y F. La ionización de la capa de F ayudara a la propagación de señales de alta frecuencia (15 metros y superiores).Sin embargo, un aumento de ionización en las capas D y E puede dar como resultado la absorción completa de señales de radio en las bandas comprendidas entre los 40 y 160 metros  y degradar seriamente propagación de 20 a 30 metros. Un SID puede durar desde unos minutos hasta varias horas, luego desaparece poco a poco volviendo a la normalidad. Las partículas cargadas expulsadas por el Sol tardan en llegar a la tierra entre  20 y 40 horas creando una tormenta geomagnética a su llegada a la Tierra.
En resumen, cuanto más alto sea el valor SFI y más bajas sean las variables A y K, mejores condiciones habrán en las bandas de HF.
Los valores de flujo solar, A y K son emitidos cada 20 minutos después de las horas en punto por la estación de radio WWV en 5, 10, 15 y 20 MHz. También están disponibles en Internet en www.qrz.com y en las actualizaciones de K7VVV que se publican regularmente en la Web de la ARRL en www.arrl.org.
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