Coluna DX Marcelo Toniolo

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Propagação das ondas de radio

As ondas de rádio são ondas eletromagnéticas (invisíveis) e que viajam à velocidade da luz (300.000 km/s). Todas as ondas possuem um comprimento e uma freqüência que estão relacionadas entre sí conforme a seguinte fórmula:

                                     Comprimento de Onda =   300.000/Freqüência (kHz)

 (Exemplo)                    Comprimento de Onda =   300.000/15000  =  20 metros

As ondas eletromagnéticas são classificadas em grupos de freqüências de acordo com suas características. Estes são os grupos mais conhecidos:

3 kHz - 30 kHz              VLF (Very Low Frequencies)
30 kHz - 300 kHz         LF (Low Frequencies)
300 kHz - 3 MHz          MF (Medium Frequencies)
3 MHz - 30 MHz           HF (High Frequencies)
30 MHz - 300 MHz       VHF (Very High Frequencies)
300 MHz - 3 gHz          UHF (Ultra High Frequencies)
3 gHz - 30 gHz            SHF (Super High Frequencies)

Qualquer onda se propaga (é conduzida) em um meio que pode ser o ar, água, terra, etc... As ondas de rádio utilizam normalmente as camadas eletrificadas que recobrem a Terra.

A atmosfera terrestre pode ser classificada em três grandes grupos: a troposfera, a estratosfera e a ionosfera.

A troposfera é a camada que nos envolve e alcança uma altura de aproximadamente 11 km; a temperatura nesta camada decresce a uma razão de aproximadamente 7 ºC/km chegando no seu limite de - 50 ºC. Esta camada é responsável por algumas perturbações na propagação de ondas de rádio como a absorção pelo vapor d’água e atenuações causadas por chuvas, neve, etc..

A estratosfera é a camada que segue a troposfera. Vai de 11 km a 50 km de altura e tem pouco significado para a propagação das ondas eletromagnéticas que praticamente a desprezam. Dentro da estratosfera, a uma altura aproximada de 40 km encontra-se a camada de ozônio que protege a Terra da radiação solar.

A ionosfera é a última camada que se estende desde 50 km até aproximadamente 400 km de altura. Nesta camada a densidade de gases é muito baixa e sofre um constante bombardeio sobre as moléculas destes gases por parte do Sol. Este bombardeio de partículas e radiação provoca íons sendo que a principal causa da ionização dos gases é a radiação Ultra Violeta. A ionosfera pode ser subdividida em várias camadas com diferentes graus de ionização sendo que as camadas mais externas da Terra são as mais ionizadas. Estas são as principais sub-camadas da ionosfera: 

D - Camada de ionização reduzida. Alcança um máximo de ionização no meio dia e desaparece com o pôr do Sol. Se estende de 50 km a 70 km. 

E - Chamada camada de Heaviside-Kennely. De dia tem um comportamento muito iônico, mas dissipa-se com o pôr do Sol. Se estende de 70 km a 100 km. 

F - É subdividida em F1 e F2. A F1 se estende de 100 km a até 200 km enquanto a F2 de 200 km até o final da ionosfera. São camadas que estão sempre carregadas de íons independente da presença do Sol. 

O Sol tem grande influência na propagação das Ondas de Rádio como já foi comentado. São basicamente dois os fatores que influenciam diretamente a propagação: as explosões solares e as manchas solares.

O Sol é uma massa de gás comprimido com 332.950 vezes a massa da Terra; sua temperatura pode alcançar 6000 ºC na superfície. Na verdade o Sol é uma bomba nuclear de explosão contínua pois a energia que recebemos dele é proveniente da fusão nuclear de átomos de Hidrogênio que se transformam em átomos de Hélio. As explosões solares são anomalias complexas neste processo de fusão que lançam partículas por todo o espaço e ao alcançar as camadas ionosféricas da Terra provocam muitos distúrbios, às vezes interrompendo as comunicações em Ondas Curtas.

As manchas solares são superfícies de temperaturas relativamente baixas e estão relacionadas com a produção de Ondas Ultravioletas. A aparição de manchas solares obedece um ciclo denominado "Ciclo de Manchas Solares" e ocorre a cada 11 anos. Em épocas de grandes números de manchas solares a propagação, principalmente para freqüências altas, é melhorado consideravelmente enquanto em épocas de baixo número a propagação é drasticamente reduzida.

CARACTERÍSTICAS DE PROPAGAÇÃO DAS ONDAS ELETROMAGNÉTICAS

A faixa de VLF se propaga com um mecanismo denominado "Reflexão Atmosférica" pois para esta faixa de freqüências a ionosfera se comporta aproximadamente como condutor perfeito. É usada para sistema de navegação Omega e pesquisa científica.

Na faixa de LF até 100 kHz usa-se ainda a propagação por reflexão ionosféricas, mas com uma maior atenuação em relação à faixa de VLF. Acima de 100 kHz e também na faixa de MF (300 a 3000 MHz) o mecanismo de propagação dominante é o de "Ondas de Superfície" sendo que a Terra funciona como um condutor. A onda superficial tende a acompanhar a curvatura da Terra, mas perde sua energia conforme a distância pois parte desta energia é absorvida, mas pode chegar a longas distâncias se houver uma superfície de água ou solo úmido entre o transmissor e o receptor.

Na faixa de HF (3 a 30 MHz) o mecanismo predominante é o de "Refração Atmosférica", sendo que ainda permanecem ondas de superfície em locais próximos ao transmissor. Neste caso as diversas camadas de íons desviam um pouco a trajetória das ondas e as fazem retornar à Terra. A onda que sai do transmissor e se dirige à ionosfera é chamada de "Onda Espacial" e quando retorna à Terra é chamada de "Onda Celeste". Existirá no meio uma zona chamada "Zona de Silêncio" pois não será atingida por qualquer tipo de onda.

No mecanismo de refração três fatores são levados em consideração: o ângulo de irradiação, a freqüência utilizada e a camada ionosférica principal responsável pelo retorno das ondas à superfície da Terra.

Nas faixas de VHF, UHF e SHF não ocorre mecanismo de refração ionosférica pois as freqüências acima de 30 MHz não se curvam frente às camadas ionosféricas, mas simplesmente as desprezam e se perdem no espaço. Os serviços que utilizam estas faixas objetivam comunicações de curto alcance (não mais que a linha do horizonte) ou utilizando-se de links com satélites.

PROPAGAÇÃO PELA GRAY-LINE

Clique para visualizar a Gray Line em tempo real

Um fenômeno que pode proporcionar captações de sinais de rádio de longas distância é a Gray-Line.

Diariamente ocorrem duas Gray-Lines, ao nascer e ao pôr do Sol quando existe um período de aproximadamente 15 minutos quando não se pode dizer que é dia e não é noite, mas é a Gray-Line.

Ocorre que ao nascer ou pôr do Sol a camada ionosférica D está em fase de aparecimento e desaparecimento respectivamente o que proporciona propagação favorável ao longo da Gray-Line que atravessa o mundo.

Procure fazer DX em qualquer banda das Ondas Curtas, preferencialmente nas faixas Tropicais (de 2 a 5.9 MHz), aproximadamente 15 minutos antes e depois do nascer e pôr do Sol em sua localidade. Calcule quais outras localidades no mundo estarão sob a Gray-Line no mesmo momento. A probabilidade de captações de longas distâncias é extremamente aumentada.

A imagem abaixo foi extraída do programa DX Atlas, que está disponível para instalação clicando na própria figura. O programa gerou esta imagem da Gray Line às 10:30 UTC em Novembro de 2002. Com este programa, pode-se verificar a Gray Line em plano ou visão de azimute, assim como pode-se localizar cidades, ilhas e muito mais funções gráficas, assim como é possível visualizar mapas ionosféricos.

* artigo atualizado

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