Propagación - EA2BUR AV1597 Andoni

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Propagación

RADIOAFICION
La ionosfera es un grupo de capas en nuestra atmósfera donde el aire es muy delgado y que se extiende entre unos 50 km y unos 500 km de altura. Bajo la influencia de laradiación solar los átomos se rompen formando los iones. Lo mejor de este proceso es que esos iones pueden reflejar o doblar ondas de radio hasta una determinada longitud de onda.
La ionización es un proceso de ruptura de los enlaces electrónicos en los átomos, que producen la formación de parejas de iones de cargas opuestas. Los principales mecanismos de ionización son la colisión de los átomos o moléculas con otros átomos e iones, la interacción con algún tipo de radiación y la aportación de calor.


Los iones son los que dan nombre a la ionosfera la cual al ser más ligera permite a los electrones moverse más libremente. Este factor es importante para la propagación de alta frecuencia (HF: 3 a 30 Mhz). Generalmente, cuantos más electrones, frecuencias más altas se pueden usar.
Durante el día pueden haber en la ionosfera 4 regiones o capas llamadas D, E, F1 y F2.

Sus alturas aproximadas son:
Region D de 50 a 90 Km.
Región E de 90 a 140 Km.
Región F1 de 140 a 210 Km.
Región F2 más de 210 Km. de altura

(Ver figura 1)

Durante el día, la propagación de tipo "Esporádica-E" se da en la región E de la ionosfera, y a ciertas horas del ciclo solar la región F1 se junta con la F2. Por la noche las regiones D, E y F1 se quedan sin electrones libres, siendo entonces la región F2 la única disponible para las comunicaciones; de todas formas no es raro que también pueda darse por la noche la propagación "esporádica-E". Todas las regiones excepto la D reflectan ondas de HF. La Región D pese a no reflectarlas también es importante ya que ésta se encarga de absorberlas o atenuarlas.

La región F2 es la más importante para la propagación de HF ya que:
        . Está presente las 24 horas del día.
        . Su altitud permite comunicaciones más lejanas.
        . Normalmente reflecta las frecuencias más altas de HF.
El periodo de vida de los electrones es mayor en la región F2, y esa es la razón por la cual esta capa reflecta ondas por la noche. Los periodos de vida de los electrones en las regiones E, F1 y F2 son de 20 segundos, 1 minuto y 20 minutos respectivamente.


Figura 1 Estructura de la ionosfera de día y de noche.

CAMPO GEOMAGNÉTICO (GMF): Aunque no sea una parte de ionosfera es importante explicar el concepto dado que la afecta en gran medida. El campo magnético producido por la rotación del  núcleo metálico de la Tierra provoca una "líneas de campo"  que van de polo a polo. Su forma es como una gota de agua, con la cola apuntando  hacia  el  sol. Esta forma se da a causa de un flujo continuo de  partículas cargadas procedentes del Sol, al cual se le denomina flujo solar. El GMF tiene mucha relevancien la dinámica de la ionosfera. Sin la protección de nuestro campo geomagnético, laionosfera y la superficie del planeta estarían sometidosa un bombardeo constante de partículas cargadas. La formación de la ionosfera sería muy pobre a causa de esos bombardeos y no tendríamos un GMF que nos mantuviera la ionosfera "en posición". Los DX’s no serían posibles ya que las ondas reflectarían sin ningún orden. Pero tranquilos que la vida en  la Tierra tampoco sería posible sin el GMF... El GMF es más débil  cerca de las regiones polares y más fuerte cerca de las regiones ecuatoriales. En el lado oscuro de la tierra el GMF se puede extender por millones de kilómetros en el espacio.
El estado delGMF puede ser silencioso (quiet),  variable  (unsettled)  activo (active),  de tormenta  menor (minor storm), de tormenta mayor  (major storm),  de  tormenta  severa  severe storm) y, rara  vez, de  tormenta muy severa (very severe storm).

El estado delGMF puede ser silencioso (quiet),  variable  (unsettled)  activo (active),  de tormenta  menor (minor storm), de tormenta mayor  (major storm),  de  tormenta  severa  severe storm) y, rara  vez, de  tormenta muy severa (very severe storm)

¿CÓMO VIAJAN LAS ONDAS DE HF EN LARGAS DISTANCIAS?

Una señal de HF transmitida desde la tierra puede viajar a través de la ionosfera y posteriormente rebota hacia el suelo. Esto ocurre debido a la interacción entre la señal de HF y las partículas de la ionosfera cargadas eléctricamente. Entonces la señal puede volver a rebotar desde el suelo hasta la ionosfera y luego volver rebotar hacia el suelo y así sucesivamente varias veces.
La señal de HF viajará a mayor o menor distancia dependiendo de la frecuencia, la potencia de transmisión y el ángulo (A) con el rebote la onda en el suelo y en la ionosfera. Ver esquema.
Otro factor es que cuando la onda rebota en el suelo, éste absorbe parte de ella mientras que si lo hace en agua salada, es decir en el mar, es reflectada en su totalidad. Por esta razón las estaciones situadas cerca de la costa tienen a veces mejores condiciones que las de interior.
Para una determinada distancia y hora habrá un rango de frecuencias de HF que será más apto para las comunicaciones; las frecuencias fuera de ese rango funcionarán pobremente o simplemente no funcionarán.
Si incrementamos la potencia de una señal de HF no ayudará en nada si la frecuencia es demasiado alta para la distancia requerida, en cambio sí nos puede ayudar si la frecuencia es demasiado baja.
La frecuencia más alta que puede ser usada para comunicaciones de HF con éxito se conoce como Frecuencia Utilizable Máxima (MUF), y la más baja es la Frecuencia Utilizable Mínima (LUF). Usar una frecuencia superior a la mínima utilizable (LUF) e inferior a la máxima utilizable (MUF) es siempre la mejor opción.

TIPOS DE PROPAGACIÓN

AURORA.- Cuando grandes cantidades  de  partículas  cargadas  llegan  a  la  tierra,  como  resultado de un CME (Expulsión de masa de la corona solar), el viento solar se incrementa  y grandes cantidades de partículas penetran por las partes más débiles  del  campo geomagnético de la Tierra, es decir las regiones  polares.  En  esas  regiones  polares se produce una  ionización extrema a unos 1000 kms. Debido  a  esta  ionización  se  produce  una capa con forma de  cortina  dinámica,  en  vez  de  la capa  horizontal como la F2.  Esta  capa  puede  reflejar ondas  de  radio desde bandas de HF  (3 a 30 Mhz.) hasta  toda  la banda de UHF  (300 a 3000 Mhz). Debido  a  la forma  irregular  de dicha y  su constante movimiento  por  el  cielo  se  produce una fuerte oscilación en  las  señales (QSB). Este (QSB) es  el  resultado  de  múltiples  reflexiones  a  esta  capa  de aurora,  causando un rápido movimiento. Una  señal de aurora es fácilmente reconocible en 27 Mhz, ya que se nota  un  burbujeo y distorsión  en la modulación.  Debido  a  estas variaciones extremas  la propagación   por   aurora  solo  se  puede aprovechar en SSB y CW, aunque a veces incluso es difícil entender las señales en SSB.

BACKSCATTER.-  (propagación trasera):  Eas  un  tipo  de  propagación  que se da cuando la frecuencia máxima utilizable (MUF) llega por encima  27 Mhz. Cuando una onda  de  radio alcanza la Ionosfera, por ejemplo la capa F2,  es  reflejada  hacia  la  superficie  de la tierra. Ahí  la onda  vuelve  a  rebotar  hacia  la  capa F2   pero  una fracción  de  esa señal  es  reflejada hacia atrás  y vuelve ha su zona de origen. Las señales de backscatter pueden  oirse  en un área de 2000 km con relacción a  la estación transmisora pudiendo llegar así a las zonas de silencio. Las señales de backscatter son mucho  más débiles  que  una  señal  propagada  normal.  A  menudo  sólo  las  estaciones  más  potentes  y  con antenas  direccionales  pueden dar  una señal  inteligible,  de  todas  formas  durante  períodos  de  de flujo solar  alto  estaciones  con 20 W  y  una antena vertical  pueden dar una señal débil inteligible. Si algo tiene positivo  la  señal  de  backscatter  es  su  estabilidad,  ya  que apenas  es  influenciada  por  el  QSB.  Es  fácilmente reconocible porque estas señales producen una modulación como desde dentro de un barril o una cueva.

PROPAGACION POR F2.-  Es  la  propagación que se da a través de la capa F2 de la ionosfera. Es la más común y la que tanto nos gusta.

PROPAGACION EXPORADICA- E (Es): Es  el  tipo  de  propagación  que  se  da  durante  el  verano, con señales extremadamente fuertes y en distancias cortas. (En inglés la llaman E Skip. Ver esquema.
También operadores  de HF  han  recibido señales de SSTV en la banda  de VHF.
Aúnes desconocida la  causa de tales aperturas misteriosas. Hay  una  teoría  que supone una nube gigante de Esporádica-E(Es) a través del atlántico pero dicha teoría no es apoyada por ciertos investigadores.

TRANSECUATORIAL (TEP):   Ésta  propagación  también  es  de  las  misteriosas.  Durante  otoño  y  primavera hay ocasiones que  estaciones de latitudes  medias  pueden efectuar  comunicados  con estaciones de una latitud  casi igual  pero  en  el  otro  lado  del ecuador geomagnético. Un buen ejemplo es Italia-Sudáfrica y Caribe-Sudamérica. Puede no parecer extraño, pero muchas de estas aperturas se han dado  en  periodos con actividad solar  mínima,  y  en  frecuencias de hasta 150Mhz. Tampoco hay explicación científica para la TEP.

TROPO: Es el únicotipo de propagación influenciado por las  condiciones  meteorológicas. La  troposfera  (0–10 km de altitud) está compuesta por masas de aire de diferentes temperaturas y humedad. Cuando se da una transición aguda de un frente frío seco y un frente húmedo caliente, se le llama inversión térmica.

La transición  provoca  la  refracción   de   ondas   de   HF.  Se   puede  comparar  con  la  refracción causada por la transición entre el  aire  y  el agua al sumergir un palo. Lo mismo sucede cuando  una  onda de radio viaja  a  través de  una  inversión. Cuando la inversión es muy fuerte,  las ondas también se "doblan" hacia el suelo.  Dicho  efecto  es  más  acusado  en  frecuencias  de VHF y UHF.  Las  ondas pueden llegar sólo a unos cientos de km, siendo más o menos según la altitud donde se produzca la inversión.  En  raras   ocasiones  pueden  darse dos o  más  inversiones a   la  vez  en   diferentes  alturas.   Entonces  la  onda  puede  ser  transportada  en  un  espacio  situado  entre  dos inversiones  llamado  túnel. Los  radioaficionados  lo  denominan "efecto túnel". Se han efectuado comunicados de más   de  2500 km   gracias  a  este  efecto  en  VHF y UHF.  La propagación  directa  puede  llegar  a más de 400 km durante una fuerte inversión. Por desgracia el túnel no lleva ondas en la baja  frecuencia  de   27mhz.   Normalmente  las  inversiones   se  desarrollan  bajo  la   influencia  de   sistemas  de  altaspresiones (anticiclones)  cuando  apenas hay movimiento en el aire. También  los  sistemas  de  bajas presiones  (borrascas)  pueden  producir  inversión,  al chocar masas de aire caliente con masas de aire frío. Estas areas de colisión son los denominados sistemas frontales. En paralelo a estos sistemas frontales se puede desarrollar una inversión. Tantoes así que los radioaficionados usan la inversión frontal apuntando sus antenas paralelamente al sistema frontal.

LINEA GRIS (Greyline):   Exactamente   no  es  un t ipo  de  propagación,   sino  más  bien   diría   que   es como una herramienta  para hacer  DX’s. La  greyline  es  la  franja alrededor  de la Tierra que  separa el  día  de  la  noche.  La  propagación a través de la  greyline  es  muy  eficaz.  Una de las razones principales es que la capa D, que absorbe  las  señales de HF, desaparece  rápidamente al  atardecer y durante el amanecer tarda un poco en formarse. Particularmente  es el  tipo de  propagación  que más me gusta. El siguiente mapa enseña la posición de la greyline en un momento  concreto del día
Ejemplo práctico:   Si  los  índices  del  campo  geomagnético  fueran  bajos, y  el flujo solar fuera superior  a 150 (+/-)  en  el  momento  del  día  que muestra el dibujo se podrían dar condiciones de greyline entre Perú y Sumatra (Indonesia). Tampoco hay que pensar  que  la franja del greyline  es tan delgada como  muestra. La verdad  es que en este caso una estación en Western Australia (que ya sería de día, podría efectuar QSO vía  greyline con alguna de Perú. La cuestión es que  estén cerca de la linea.


FLUJOS E ÍNDICES USADOS PARA LA PREVISIÓN DE PROPAGACIÓN

FLUJO SOLAR.-
  El  flujo solar se mide  por  la  cantidad  de radiación  ultravioleta  en la  banda de  10.7cm   (2800Mhz),
la cual es necesaria para crear la ionosfera. El mínimo  posible  del  flujo solar es  63.75   Se  puede  decir que la propagación empieza a 70 en latitudes bajas. La propagación mundial de larga distancia (DX) se da con  un índice de 120. Aunque no está probado,  pero a partir de los experimentos  realizados, un flujo  solar de 160 parece ser ideal para el DX en 11m, con muchas  posibilidades de  llegar  a  cualquier parte del globo, incluso a aquellas  zonas  de silencio mediante  la propagación trasera (backscatter).

INDICES A y K.-
Son los índices de la actividad geomagnética de la Tierra. índices altos (K: >5 y A: >20) derivan de la  radiación  producida  por  las  tormentas  solares  que  activa  el  campo geomagnético. Cuanto más activo,
más inestable es la propagación e incluso pueden darse desvanecimientos temporales de la misma. Especialmente en las latitudes más altas y sobre todo en regiones polares,  donde el campo  geomagnético  es más débil, la propagación puede desaparecer totalmente.  Índices extremadamente altos provocan la denominada propagación de aurora, con una propagación de larga distancia fuertemente degradada. Índices bajos suponen relativamente buena propagación.  Se nota especialmente en las latitudes más altas,
cuando los pasos (paths) transpolares pueden abrirse. La propagación Esporádica E (Es) también es más fuerte.
El máximo a que puede llegar el índice K es 9, mientras que el índice A puede sobrepasar 100 durante condiciones de tormenta solar muy severas, no existiendo así un máximo.

NIVEL DE RAYOS-X.-
Este índice puede variar desde B (muy bajo), C (bajo  a  moderado), M  (moderado a alto)  hasta X  (alto a
extremadamente alto). Cuanto más alto sea  el número que  acompaña  a la letra, más alta esla radiación de  rayos-X.  Es decir, un  X0.1 es superior  a  un  M9.9.  Grandes cantidades de radiación de rayos-X causan la ionización de la capa D de la atmósfera, provocando fuerte absorción de las señales de HF
Las radiaciones se miden por la cantidad de radiación de rayos-X. Ver tabla.
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