La Ionosfera (III): Estructura de la Ionosfera

Tercera entrega de una serie de 4 artículos de Alonso Mostazo Plano (EA3EPH) sobre la ionosfera.

Aproximadamente a partir de los 65 Km de altura comienza una zona de la atmósfera en la que los diferentes elementos que hay en ella son o están ionizados a causa de la radiación solar principalmente: la ionosfera.

Capas de la atmósfera (Cortesía: NASA Heliophysics: Near-Earth Space Fun Facts).

Conforme se gana altura la ionización es creciente, con cierta variabilidad y hasta alcanzar la altura en la que esa ionización o densidad electrónica es máxima. Aunque desde el rango de HF la ionosfera es aprovechable principalmente desde alrededor de los 95 Km, desde su inicio y hasta la altura en la que alcanza esa máxima densidad electrónica, en la ionosfera se diferencian las siguientes regiones, zonas o capas:

Zona o capa D.

Es la más cercana a la Tierra, en la que mayor presión se da y su altura está comprendida entre los 60 Km y 95 Km aproximadamente. Esta región se forma únicamente durante el día y en ella los rayos X, así como diferentes reacciones fotoquímicas, son los que ionizan principalmente el O2 y el monóxido de nitrógeno NO.

Para las señales de HF, su principal característica es la absorción y aunque ésta afecta principalmente a las frecuencias bajas, dependiendo de determinada actividad solar, hay veces que no sólo afecta también a frecuencias más altas, sino que incluso es la responsable de los conocidos apagones de radio.

Zona o capa E.

También conocida como la capa Kennelly-Heaviside, está situada por encima de la zona D y como ésta, también es diurna. Su altura máxima alcanza alrededor de los 140 Km o “poco más” en horas cercanas al orto/ocaso, su máxima densidad electrónica se mantiene bastante estable a lo largo del día entre los 100 Km y 130 Km aproximadamente y en ella, la radiación ultravioleta así como los rayos X son los que ionizan elementos como el O2, O y NO. Esta zona es la responsable de devolver a Tierra señales oblicuas de HF de hasta
alrededor de los 8 MHz.

Zona o capa F.

También conocida como la capa Appleton, es la más alta, extensa y en la que mayor densidad electrónica se da y ésta se registra muy por debajo de donde acaba la ionosfera. Principalmente en primavera/verano y durante el día se divide en dos capas, “F1 y F2” y en los días de invierno, en horas cercanas al mediodía, hay veces que F1 se
forma o “aparece”, pero durante muy poco tiempo.

En dichas zonas, los principales elementos ionizados son el N2, NO y O en F1, así
como el O y N en F2 y de ello es responsable principalmente la radiación ultravioleta.

La altura mínima de F1 comienza cerca de los 144 km y llega hasta alrededor de los
240 km y por encima de ella, comienza la región F2 que alcanza esa máxima densidad electrónica alrededor de los 350 Km durante el día y con cierta variabilidad.

Al anochecer, la altura en la que comienza la región F, así como en la que alcanza su
máxima densidad electrónica la ionosfera normalmente es mayor y va ascendiendo despacio a lo largo de la noche, alcanzando la máxima densidad electrónica alrededor de los 450 km y aunque la ionosfera aún se extiende a mucha más altura, la ionización o densidad electrónica es menor conforme se asciende y hasta desaparecer.

Debido a la recombinación y principalmente desde horas cercanas al ocaso, la densidad electrónica o ionización va descendiendo y fuertemente en las noches de invierno, en las que incluso en latitudes altas desaparece o es insuficiente para devolver a la Tierra señales del rango de HF.

En las noches de primavera/verano la recombinación es menor, más lenta y aún mucho más en latitudes bajas o ecuatoriales durante todo el año. Las señales oblícuas que son devueltas a Tierra desde la zona F2 son las responsables de comunicados o circuitos HF largos y en latitudes medias, el valor de dichas señales oscila entre los 17 MHz y 35 MHz e incluso superiores, según fechas de baja o alta actividad solar.

Igualmente, en la noche y latitudes medias, dependiendo del nivel de actividad solar, desde la región F son devueltas a Tierra señales que oscilan aproximadamente entre los 10 MHz y 21 MHz.

Autor: Alonso Mostazo Plano (EA3EPH).

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