REFLEXÃO IONOSFÉRICA


FACULDADES INTEGRADAS ESPÍRITA - FIES
INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO - IAE
CAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHO - CPGMEFC
CONVÊNIO 2002-2012 (c) Professor Angelo Antonio Leithold



http://6237191453512196799-a-1802744773732722657-s-sites.googlegroups.com/site/reflexaoionosferica/Home/Lei_de_snell_py5aal.gif?attredirects=0&auth=ANoY7crEwmEvspZr6V1Q989vIPU40cD7pvUcDcDffT4CVZi53cjdIF4fluFOJS7L3KnRexdBbnWw0m7zjh-bSAp7xs6ib0G-vqKWsaLdActELcEmBMYJ6ua1swVXjeoasRYRokUIS6NU7kEcNU04uVMDvUx3xhPYNIuzzNmvwin_oxLcrT0DqebzN6AmhqFqPSpQz4MGWeSSCoXolkT9isD_d9a4H7NdX4MU0kFXiV5kIWULO3asbeU%3D
 Acima: lei de Snell (Fonte: Angeloleithold, 22:17, 13 June 2005)


COMPORTAMENTO DA IONOSFERA (c)py5aal 

(c)py5aal O comportamento normal da Ionosfera se altera pela variação do  de seu maior agente ionizador, o Sol. Quando ocorrem determinados fenômenos, como as grandes explosões solares, estas libertam plasma com muitos milhares de km de extensão e velocidades que podem atingir cerca de 2000 km por segundo. Ocorrem também emissões de raios X, elétrons e prótons, a este fenômeno se chama Ejeção de Massa Coronal. Se as explosões ocorrem em direção à Terra, a chuva de partículas atinge-na, provocando assim, fortes perturbações na ionosfera como um todo. Durante o período em que a Terra está exposta, as características das diversas camadas é alterada e severas perturbações ocorrem nos sistemas de comunicação, provocando mesmo o bloqueio total das comunicações por reflexão ionosferica.(c)py5aal 
(c)py5aal As perturbações ionosféricas podem ser repentinas e afetam a região voltada para o Sol, tem  duração limitada, atingem entre 2 MHz e 30 MHz, alteram significativamente a propagação em SHF devido as variações de densidade iônica. Outro efeito são as flutuações que os sinais de GPS sofrem ao atravessar a Ionosfera. Essas podem ser inclusive usadas como parâmetros para verificação da densidade iônica e da atividade solar. As regiões equatoriais e a região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul são as mais sujeitas a tais variações. Devido a essas características no Brasil a variabilidade dos sinais GPS estão muito acima do mínimo necessário para navegação segura. Tais resultados impedem que os procedimentos de precisão de decolagem e pouso sejam confiáveis. (c)py5aal 
(c)py5aal Caso as perturbações sejam menos acentuadas mas com maior duração, as variações iônicas podem durar por um tempo que vai de algumas horas chegando a períodos bem mais extensos, a dias. Durante uma tempestade solar os sinais que utilizem a ionosfera para se propagar diminuem drasticamente de intensidade e podem até se extinguir por um longo tempo, este tipo de fenômeno pode atingir todo o globo. (c)py5aal 


REFLEXÃO IONOSFÉRICA



ANTENA YAGI PARA SONDAGEM IONOSFÉRICA, A reflexão ionosférica e a Máxima Frequência Utilizável MUF. (Fonte: Angeloleithold, disponível no site:http://www.oocities .org/br /atmo sfera_ionosfera/muf_maxima_frequencia_utilizavel_py5aal.gif , 1995)

 
          A propagação de ondas eletromagnéticas no plasma ionosférico, se comporta analogamente como ondas sônicas dentro de fluídos de diferentes densidades. Ora refletindo, ora refratando, ora sem oferecer resistência alguma. Num plasma com "N" colisões elétron - partículas (íons, átomos, moléculas,elétrons, neutrinos, etc), levando-se em conta o movimento térmico dos elétrons, pode-se dizer que tem ora características fluidas, ora características sólidas, pois o plasma não é líquido, nem sólido, tampouco gasoso, portanto, comporta-se de maneira anômala. A densidade iônica pode ser definida como uma quantidade de elétrons e íons por metro cúbico, ou seja, tem uma determinada densidade. Para observar o efeito da reflexão pode-se desprezar os efeitos térmicos e gravitacionais, pois são desprezíveis para efeito dos mecanismos de  reflexão ionosférica [3]. 
         Dependendo da hora do dia ou da insolação, a quantidade de energia eletromagnética provinda do Sol, principalmente nas bandas de raios-X e  ultra-violeta, conforme já visto, a ionosfera separa-se em camadas, assim, é possível ocorrer condutividade e permissividade elétrica, em alguns momentos o seu comportamento é semelhante a um condutor elétrico, por exemplo, como se fosse uma placa metálica, porém sintonizada em determinadas freqüências, onde uma vez se comportando como tal, pode perfeitamente refletir determinados comprimentos de onda sem problema algum, e praticamente sem perdas, também absorver outros comprimentos de onda inutilizando totalmente a propagação destas. A reflexão ionosférica é exatamente uma das propriedades exploradas para transmissão e recepção se sinais de radiofrequência. Durante o dia o aumento de densidade é significativo e a elevação das camadas durante a noite, propicia um aumento da propagação a longa distância, pois a RF refletirá mais acima.
         Existe também, durante o dia, uma atenuação maior do sinal pelo aumento da densidade e consequentemente a absorção, contudo, também poderá ocorrer uma reflexão maior, o que contradiz a hipótese da absorção, justamente devido à este aumento da densidade e alteração do comportamento das regiões iônicas.
         Também pode ocorrer a canalização, o espalhamento e reflexão, algumas vezes estes três fatores concorrem entre si, outras vezes se somam. A reflexão ionosférica é explorada por sistemas de radiodifusão com as antenas de transmissão em ângulo baixo. As propriedades operacionais das ionossondas (sistemas compostos de transmissores, receptores e antenas direcionais apontadas diretamente para a ionosfera) propiciam um conhecimento do comportamento da região. O princípio da reflexão ionosférica em ângulos altos é utilizado há muitos anos para pesquisas, porém pouco utilizado nas comunicações. O efeito ocorre sobre uma faixa de alturas estreita e em baixas freqüências, onde, ou os raios refratam, ou refletem. No caso da refração a distância atingida por estes é apreciável, chegando a milhares de quilômetros. No caso da reflexão direta, esta não ultrapassa a algumas centenas de quilômetros. O espalhamento fraco e incoerente de energia ocorre devido às flutuações térmicas e aleatórias da densidade eletrônica no plasma ionosférico. Este espalhamento tem sua eficiência aumentada pelas irregularidades ionosféricas e pelo aumento da densidade iônica.
          Outro fenômeno interessante sobre a reflexão ionosférica é a cintilação, ocorre devido à atuação dos sinais perante as irregularidades ionosféricas que atuam como uma tela de fase variável nos sinais transionosféricos. Esta tela eletrônica dá origem à efeitos de difração com cintilação em amplitude, e variação do ângulo de chegada e fase. Portanto, num meio variável onde ocorrem densidades variáveis, ocorre o fenômeno da reflexão, refração e difração dos sinais de radiofreqüência que pode ser simultâneo ou não.

 

 
 
 

Acima: As camadas ionosféricas e ionogramas, a Lei da Secante e a Máxima Frequência Utilizável. (Fonte: Angeloleithold disponível em:



 
 
Bibliografia


 
1 - Russel THE MAGNETOSPHERE  PY5AAL.pdf - 272 KB Visualizar 
 
2 - COUTINHO INTROÇÃO ÀS PARTICULAS PRESAS AMAS 
 
3 - CHEN  Francis F Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion Plasma Physics PY5AAL -. .pdf - 9010 KB Visualizar
 
 
IONOSFERA, LEITHOLD, ANGELO ANTONIO datilografado em 1987.pdf - documentado e armazenado em pdf em 1995 - 273 KB DOCUMENTO 
Plasma ionosferico datilografa do em 1987 py5aal leithold a a.documentado e salvo em 1995 pdf - 157 KB DOCUMENTO
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ARTIGO REVISÃO 2010

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