FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PROPAGACIÓN DE HF (160 a 10 metros)

Flujo Solar: Lectura diaria de la intensidad de la radiación solar en 2800 MHz (10.7 cm)  asociada con las manchas solares alrededor de las cuales se excitan los átomos de hidrógeno y generan ondas electromagnéticas. El flujo solar está asociado con la radiación EUV (extrema ultravioleta) que crea la ionósfera (capa de la atmósfera). Una lectura de más de 150 (unidades de flujo solar) indica buenas condiciones de propagación. Las unidades de flujo solar representan pequeñas fracciones de 1 vatio por metro cuadrado.

Actividad Solar: Medición diaria de las emisiones de rayos X provenientes de las fulguraciones solares (en inglés: solar flares). Estas emisiones toman 8 minutos en llegar a la Tierra. Si los rayos X son intensos, una ionización extensa de la capa D de la ionósfera (80 Km de altura) puede ocurrir y esto aumenta la absorción de las ondas de radio; este disturbio ionósferico repentino causa un desvanecimiento, primeramente en las frecuencias más bajas de las señales de HF. Esto puede durar 1 o 2 horas durante el día. Las condiciones de propagación son más favorables cuando la actividad solar es baja (low). Las fulguraciones solares (solar flares) son explosiones. Ocurren cuando campos magnéticos contorsionados hacen explosión. Estas fulguraciones se presentan (al ser observadas con instrumentos apropiados) como zonas muy brillantes alredor de las manchas solares. Las fulguraciones solares (solar flares) emiten rayos X e irradian protones.

Actividad Geomagnética: La interacción del viento solar (plasma, que es gas ionizado compuesto por iones y electrones libres) con el campo magnético de la Tierra. Existen tres índices: K (0 a 9 y se mide cada 3 horas), a (0 a 400 y se mide cada 3 horas) y A (0 a 400 y se mide cada 24 horas). Períodos extensos (tormentas geomagnéticas de 1 a 2 días) hacen que se fragmenten o desaparezcan áreas en la ionosfera causando un desvanecimiento en las señales de HF comenzando por las frecuencias más altas. El viento solar es constante, pero a veces dos protuberancias solares (erupciones de gas solar en forma de enormes llamaradas que se perfilan en la corona) se conectan magnéticamente, como un corto circuito (evento de reconección) y se produce una expulsión coronal masiva de viento solar. (Una expulsión coronal masiva puede estar relacionada a la aparición de una fulguración solar a veces. Pero también existen casos en que estas expulsiones ocurren sin que haya un evento de reconección o una fulguración.). El viento solar de una expulsión coronal masiva puede alcanzar una velocidad de 2000 km/s cerca de la Tierra y demora 3 días en llegar a nuestro planeta; estos eventos ocurren todos los días, pero nos afectan cada 12 días con diferentente intensidad dependiendo de la dirección con que el viento solar entre al campo magnético de la Tierra. Las condiciones de propagación son más favorables cuando la actividad geomagnética está tranquila (quiet), o sea, un índice A entre 0 y 7.

Altura de la capa F2: F2 es la capa más alta de la ionósfera, cubre desde los 200 hasta los 500 km de altura; puede alcanzar una altura de 600 km en ocasiones; tiene la densidad máxima de electrones libres, lo que permite la propagación. La señal de radio se propaga a distancias mayores si el nivel donde es reflejada está a mayor altura (el “skip” de una señal en 14 MHz es mayor que el de una señal en 7 MHz ya que la señal en 14 MHz penetra más en la ionosfera y es reflejada por capas superiores de ésta). Las señales que atraviesan la regiones ecuatoriales, donde la capa F2 es más alta, se propagan a mayor distancia. Al caer la noche, las capas F1 y F2 se unen y se convierten en una sola capa: la capa F.

(La estación de radio WWV en Fort Collins, Colorado, Estados Unidos trasmite en 5000, 10000 y 15000 kHz las 24 horas del día y da un reporte del flujo solar, la actividad solar y la actividad geomagnética a los 18 minutos pasados de cada hora en punto).

Sobre el ciclo solar, la ionósfera y la propagación  
en las bandas de 160 a 10 metros

El comportamiento del sol está estrechamente relacionado con las condiciones de propagación en las altas frecuencias o las "ondas cortas". La radiación solar ioniza la ionósfera permitiendo así que ésta conduzca y redirija (por refracción) las ondas de radio hacia la superficie de la tierra. El sol tiene un ciclo de unos 11 años que la actividad solar sigue. El sol muestra su actividad a través del comportamiento de sus manchas, sus fulguraciones y las expulsiones de materia solar hacia el espacio. Desde que estos ciclos fueron descubiertos se les dió una numeración. Por ejemplo, ahora estamos saliendo lentamente del ciclo solar número 23 que terminará, según algunos investigadores, en el año 2005. El punto culminante de la actividad solar de este ciclo ocurrió en los años 2000 y 2001. En este año 2003 la actividad solar va lentamente declinando y llegará a su punto más bajo en el ciclo en los años 2005 y 2006, que marcarán el comienzo del ciclo solar número 24. Todos los radioaficionados que operamos HF (High Frequency) y los radioescuchas de onda corta que hemos seguido los ciclos solares nos percatamos que la propagación comenzó a mejorar gradualmente desde el año 1996, que según los conocedores de la materia, marcó el comienzo de un ciclo más de actividad solar que asciende, llega a su pico y baja en un período aproximado de unos once años. (Algunos investigadores consideran que este ciclo mostró dos picos, en los años 2000 y 2001 respectivamente, también han pronosticado que este ciclo 23 durará unos 9 años y medio.)

La radiación ultravioleta del sol crea la ionósfera, la capa de la atmósfera que va desde los 60 hasta los 500 kilómetros de altura apróximadamente, esta radiación le da a la ionósfera la conductividad eléctrica necesaria para permitir la propagación de ondas de radio. En este artículo consideramos las frecuencias que componen las bandas de 160 hasta 10 metros, (HF), que usamos los radioaficionados, dentro de las cuales también se encuentran las bandas en las que transmiten las estaciones de "onda corta". La ionósfera tiene distintas capas: D, E, F 1 y F 2 (estas capas comienzan en la D, no en la A; cuando estas capas se descubrieron, los científicos dejaron las letras A, B y C disponibles por si descubrían nuevas capas, pero ahora sabemos que no hay más capas, las letras asignadas originalmente permanecen hasta nuestros días). Las capas F 1 y F 2, de 300-400 km. y 400-500 km. de altura respectivamente, son diurnas, desaparecen en la noche al unirse y convertirse en la capa F, que cubre una altura de 250 a 300 km. La capa D es la más baja (60-90 km. de altura); desaparece en la noche; la capa E (100-125 km de altura) se debilita en la noche (le quedan muy pocos electrones libres por la ausencia de los rayos ultravioleta de la luz solar), pero no desaparece totalmente. La división en capas de la ionósfera tiene en cuenta la altura, la temperatura, la densidad del aire, la cantidad de electrones libres y el comportamiento de estas capas en su relación con el sol y la propagación de las ondas de radio. Estos factores cambian de acuerdo con las estaciones del año y el área geográfica de nuestro planeta sobre la cual las capas se encuentran. Cuando los átomos de la ionósfera son ionizados por los rayos ultravioleta del sol, los átomos liberan electrones. Las ondas de radio se propagan en forma de fotones que son absorbidos y re-emitidos por estos electrones libres y pasados a otros electrones libres. Los otros electrones libres absorben, vibran y pasan esa vibración (re-emitiendo los fotones que componen la onda de radio) a otros electrones libres y así sucesivamente. La propagación se reduce al reducirse la cantidad de electrones libres y haber más átomos neutros (no ionizados). Los átomos neutros absorben los fotones que componen las ondas de radio, pero no los re-emiten. Cuando un electrón choca con un átomo neutro no puede pasar sus fotones a otro electrón libre, ya que este átomo neutro absorbe la onda de radio que el electrón transporta en forma de fotones y no la re-emite. Esta situación ocurre más en períodos de baja actividad solar, en las noches y en la capa D de la ionósfera durante el día por haber en ésta más átomos neutros. Esta situación en la capa D afecta más las frecuencias bajas de onda corta y onda media; las frecuencias altas que componen una señal de radio penetran a mayor altura donde la ionización es mayor y los átomos neutros son menos, son reflejadas hacia la superficie de la tierra y escuchadas a grandes distancias. Mientras más alto una señal de radio sube en la ionósfera, mas lejos "cae"; a mayor distancia llegará al ser redirijida hacia la superficie de la tierra por la refracción ionosférica.

La capa D de la ionósfera (la capa más baja, que cubre de unos 60 a 90 km de altura) desaparece en horas de la noche; es por esa razón que las estaciones de radio de onda media se escuchan a mayor distancia ya que no sufre la absorción diurna de la capa D y, por su parte, la capa F (capa nocturna que resulta de la unión de las capas F1 y F2 diurnas) refleja sus ondas que pueden llegar hasta ella al no ser absorbidas por la capa D que no está presente en la noche. La capa D puede tener una gran cantidad de electrones libres si altas emisiones de rayos X del sol llegan a ésta e ionizan muchos átomos en esta capa. Muchos electrones libres chocando con muchos átomos neutros que abundan en esta capa D producen una gran absorción o "radio blackout" que afecta muchas frecuencias; las bandas están "muertas". Esta situación puede, a veces, durar unas cuantas horas y se conoce con el nombre de disturbio ionosférico repentino.

La frecuencia máxima utilizable está directamente relacionada con todos estos factores que hemos mencionado; mientras más ionización en las capas F1 y F2, más altas las frecuencias en las que se puede trabajar; las señales de frecuencias más altas penetran más alto en la ionósfera, y alcanzan mayores distacias al regresar hacia la superficie de la tierra. Cuando hay menos ionización, las señales de frecuencias más altas no regresan, no son reflejadas a la tierra, se pierden en el espacio. (En la literatura sobre estos tópicos, a veces, se usan intercambiablemente las palabras reflección y refracción para indicar que la señal es "doblada" al alcanzar la capa de la ionósfera hasta donde llega y es reflejada o refractada hacia la tierra; preferimos el termino refracción porque indica mejor lo que en realidad sucede, ya que la señal es "doblada" y enviada hacia la superficie de la tierra). Tengamos en mente también que la intensidad de la radiación ultravioleta del sol varía de acuerdo con el ciclo solar. Esta radiación aumentó hasta que alcanzó puntos culminantes durante los años 2000 y 2001, como ya dijimos, correspondiendo este período con un pico en las condiciones de propagación. Esto fué corroborado en este período por la intensidad de la radiación del sol en 2800 MHz o longitud de onda de 10.7 cm (solar flux o flujo solar) que está asociada con la radiación ultravioleta del sol y se usa como un índice de actividad solar y, para nosotros los radioaficionados, como uno de los indicadores de las condiciones de propagación.

La propagación puede variar dentro del mismo ciclo solar al ser afectada por otros factores en diferentes áreas del mundo y en distintas épocas del año; las horas del día y las estaciones del año cambian la cantidad de electrones libres y la altura de la ionósfera o ionosfera (se puede escribir de ambas formas); también hay otros factores en el mismo sol que pueden hacer decrecer la propagación, pero solo de manera temporal; un aumento en las emisiones solares de rayos X (que ya mencionamos) puede incrementar la ionización de la capa D de la ionósfera que por sus características aumentaría la absorción de las ondas electromagnéticas (de radio) reduciendo así la propagación. Un fuerte aumento de la intensidad del "viento solar", que está compuesto de partículas electricamente cargadas provenientes del sol, y la reacción intensa de éstas con el campo magnético de nuestro planeta, también prodría reducir temporalmente la propagación por un cambio en la composición de secciones de las capas F 1 y F 2 de la ionósfera al aumentar la cantidad de átomos neutros en estas capas. A estos fenómenos se les llama tormetas ionosféricas.

Hay otros modos de propagación que no hemos considerado en este artículo. Aquí hemos dado una idea general sobre la propagación ionosférica más importante. La propagación es un amplio campo de estudios en el que aún se hacen investigaciones y quizás se hagan nuevos descubrimientos. Las personas interesadas pueden consultar otros artículos y libros que se han escrito sobre este tópico tan interesante.

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