Propagación Ionosférica.

Desde 1991 hasta 1996 tuve la oportunidad de trabajar en el único Observatorio Ionosférico que existió en Venezuela. En este Observatorio se realizaron observaciones de la ionosfera local desde 1984, las cuales conforman una inmensa base de datos cuyo análisis permitió la construcción de modelos que permiten la planificación de enlaces de comunicaciones en la banda de HF (radiodifusión internacional, radioaficionados, comunicaciones militares, etc).

Con el término ionosfera describimos a una zona de la atmósfera terrestre comprendida entre los 60 y los 500 Km de altitud. En ella tienen lugar importantes procesos de ionización, los cuales dan lugar a la aparición de electrones libres e iones. Desde el punto de vista del estudio de la propagación ionosférica la presencia de los iones es de poca importancia, por lo que nuestro estudio de la ionosfera se lleva a cabo en función de las concentraciones electrónicas encontradas en cada región. La concentración electrónica afecta profundamente la forma en la que se propagan las ondas electromagnéticas con frecuencias comprendidas entre 1 y 30 MHz, a las que denominaremos ondas decamétricas o señales de HF.

La figura adjunta muestra un ionograma, producido por una ionosonda similar a las que se encuentran en el Observatorio Ionosférico de la Universidad de Los Andes. Una ionosonda consiste esencialmente en un transmisor de pulsos cuya frecuencia de transmisión es variada de forma continua entre 1.6 y 15 MHz. Las señales transmitidas por el instrumento viajan verticalmente hasta la ionosfera, donde son reflejadas de vuelta hacia la tierra. Estas señales reflejadas son procesadas por un receptor que registra el tiempo transcurrido entre el instante de la transmisión de un pulso y el instante de su retorno; tiempo que es proporcional a la altura virtual de la región de la ionosfera en la que se produjo la reflexión. El resultado de cada barrido de la ionosonda está contenido en el ionograma, el cual presenta en forma gráfica la relación entre la altura virtual y la frecuencia de transmisión. Tal como su nombre lo indica, la altura virtual no representa la altura real a la que se produjo la reflexión; ello se debe a que la velocidad con que las ondas electromagnéticas viajan a través de la ionosfera no es siempre la misma: ella depende de los valores de la concentración de electrones que la onda encuentra a su paso.

La información contenida en un ionograma permite distinguir varias capas o regiones ubicadas a distintas alturas, las cuales difieren en su contenido electrónico. Es precisamente este contenido electrónico, producto de diversos procesos de ionización, el que explica la capacidad de la ionosfera de reflejar las ondas electromagnéticas. Por razones históricas, las distintas regiones de la ionosfera son denominadas con letras; así, en orden ascendente de altitud, tenemos la regiones D, E, F1 y F2.

La región D existe únicamente durante las horas diurnas, y está ubicada entre los 60 y 80 Km. La densidad electrónica en esta región presenta grandes variaciones a lo largo del día, alcanzando su valor máximo poco después del mediodía local y desapareciendo por completo durante las horas nocturnas. Su efecto sobre las ondas electromagnéticas es principalmente el de absorber la energía de las mismas a su paso por la región, efecto que es más pronunciado en el extremo inferior del espectro de HF.

La region E está comprendida entre los 90 y 130 Km de altitud. Algunas de las características de esta región son similares a las de la región D: la ionización en esta capa ionosférica está estrechamente ligada a la irradiación solar, aunque los rayos X y los meteoritos provenientes del espacio también influyen sobre la concentración electrónica de la región. Durante la noche solamente queda en la región E un pequeño nivel de ionización residual. La capa E es el escenario de un espectacular fenómeno de propagación conocido como capa E esporádica, la cual consiste en zonas anómalas caracterizadas por una concentración electrónica inusualmente alta, la cual permite la reflexión de señales con frecuencias en el orden de las centenas de MHz.

La región F se encuentra entre los 180 y los 500 Km. de altura. Esta región muestra a veces una estratificación que permite subdividirla en la región F1 y la región F2. Durante la noche la región F1 desaparece, dejando únicamente a la F2. El trabajo realizado en el Observatorio Ionosférico se centra sobre el comportamiento de la región F2, región particularmente importante debido a que esta región es la que permite el establecimiento de enlaces de HF sobre grandes distancias. La planificación de estos enlaces requiere la predicción de la máxima frecuencia que en un determinado momento será reflejada por la región F2. Esta frecuencia crítica depende directamente de la concentración electrónica, la cual es función de los procesos fotoquímicos en la región, de la actividad solar y geomagnética y del transporte de electrones debido a los vientos, entre otros factores.

A diferencia de lo que ocurre en las demás regiones ionosféricas, el comportamiento de la región F2 es particularmente difícil de predecir: se han realizado estudios que demuestran los efectos de los factores arriba mencionados sobre la región, sin embargo las investigaciones demuestran la presencia de procesos que hasta ahora no han sido identificados y que influyen de manera determinante sobre el comportamiento observado de las frecuencias críticas.

Durante mi permanencia en el Observatorio Ionosférico de la Universidad de Los Andes participé en los siguientes trabajos, los cuales están dirigidos a la producción de modelos que permitan la predicción confiable de las frecuencias críticas de la región F2:

He incluído a continuación algunas páginas con información interesante acerca de la ionosfera y de los proyectos de investigación que se están llevando a cabo en la actualidad:

Actualmente no trabajo en esta área y el Observatorio Ionosférico ya no existe. Si deseas más información, puedes dirigirte a los Profesores José Luis Bendito o Alexander Carrasco.
 

Regresar