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Propagazione radio aurorale

Propagazione radio aurorale

La vista di un'aurora nel cielo di notte può ispirare soggezione, assumendo la forma di splendidi bagliori colorati che cambiano con grazia il cielo. I colori sono generalmente verdi e rossi, anche se a volte si possono vedere sfumature bluastre. Per molte persone un'aurora è uno spettacolo bellissimo da vedere ma è anche un'indicazione di attività nei cieli che può anche provocare alcuni cambiamenti drammatici alla propagazione radio. Per i radioamatori questo potrebbe significare prestazioni degradate sulle bande radioamatoriali HF, mentre in VHF può dare l'opportunità di una forma unica di propagazione radio.

Affinché i radioamatori possano utilizzare al meglio questi fenomeni radio è utile avere una comprensione delle ragioni che si verificano e la meccanica di come i segnali radio vengono propagati in queste condizioni. Per fare questo è prima necessario guardare il Sole.

Il Sole e il suo effetto sulla propagazione radio

Il Sole genera una quantità colossale di energia, parte della quale fornisce luce e calore per noi qui sulla Terra. Genera anche luce ultravioletta e raggi X che hanno un effetto sulla propagazione radio. Di conseguenza, la ionosfera si forma nell'atmosfera superiore e ciò consente alle onde radio di essere riflesse, o più correttamente rifratte sulla terra, consentendo così comunicazioni radio globali sulle bande HF o onde corte.

I livelli di energia emanati dal Sole non sono sempre costanti. Ciò a sua volta influisce sulle condizioni della ionosfera, che a sua volta influisce sulla propagazione della radio HF. Il monitoraggio dell'energia dal Sole può fornire una buona indicazione dello stato delle comunicazioni radio a onde corte, e questo può essere utilizzato dagli utenti delle bande radio HF inclusi i radioamatori, le emittenti a onde corte e gli utenti commerciali.

A volte ci sono grandi disturbi sul Sole e questi possono avere effetti importanti sulle condizioni di propagazione radio. I brillamenti solari e altre forme di disturbo note come espulsioni di massa coronale possono cambiare totalmente le condizioni della ionosfera e dare origine all'attività aurorale.

Dei due tipi di disturbo, ora si pensa che siano le CME la principale causa delle aurore. Queste CME sono costituite da gigantesche eruzioni sulla superficie del Sole che gettano enormi quantità di materiale nello spazio, insieme a questo c'è un enorme aumento del livello di radiazione emessa.

In condizioni normali il Sole emette materia e questa forma ciò che è noto come il vento solare. Quando si verificano CME, il vento solare aumenta in modo significativo e questo influisce sulla Terra quando arriva.

Effetto dei disturbi solari sulla propagazione radio

Il modo in cui il vento solare interagisce con la terra è piuttosto complicato. Essenzialmente è normalmente deviato dal campo magnetico terrestre, sebbene alcuni entrino attraverso le aree intorno ai poli nord e sud dove il campo entra nella Terra. Questo è normale e non si notano effetti indesiderati.

Quando c'è un disturbo solare e il livello del vento solare aumenta, si verificano dei cambiamenti. Il segno più evidente è che un'aurora visibile si verifica illuminando i cieli settentrionali o meridionali. Ciò si verifica perché le particelle ad alta energia entrano nell'atmosfera terrestre lungo le linee magnetiche di forza che entrano nella Terra ai poli. Durante il viaggio si scontrano con le molecole nell'atmosfera rilasciando ioni positivi ed elettroni negativi. Quando ciò si verifica, viene generata una piccola quantità di luce ed è questa che causa l'aurora boreale e meridionale.

L'aumento del vento solare dovuto al disturbo ha un effetto significativo sulla propagazione radio, e questo è naturalmente di grande interesse per i radioamatori. Si è riscontrato che le particelle passano attraverso le parti esterne della ionosfera con scarso effetto. Tuttavia, quando l'altitudine diminuisce, raggiungono lo strato E. Qui iniziano a entrare in collisione con le molecole di gas e questo aumenta i livelli di ionizzazione in queste aree in misura molto ampia. Il risultato è che la ionizzazione riflette i segnali a frequenze molto più alte del normale. Le comunicazioni possono essere stabilite bene nella porzione VHF dello spettro e talvolta sono state rilevate riflessioni a frequenze fino a circa 1000 MHz. Questa cifra superiore è alquanto eccezionale sebbene il massimo normale per le comunicazioni radioamatoriali sia di circa 430 MHz.

Sfortunatamente per gli appassionati di radioamatori HF, molte delle particelle di plasma viaggiano verso il basso nello strato D, dove ancora una volta i livelli di ionizzazione sono notevolmente aumentati. In questo caso l'aumento del livello di ionizzazione serve ad assorbire le onde radio a frequenze molto più elevate di quelle normalmente interessate. In questo modo è possibile oscurare gran parte delle comunicazioni in banda HF.

Si è riscontrato che nel corso di un normale evento aurorale, le regioni polari vengono colpite per prime e per questo motivo l'assorbimento è spesso chiamato Assorbimento della calotta polare (PCA). Di solito l'assorbimento della calotta polare è limitato a latitudini maggiori di 60, sebbene durante alcuni degli eventi più grandi questo si estenderà ulteriormente verso l'equatore.

Progresso di un evento aurorale

Sebbene diversi eventi varieranno ampiamente da uno all'altro, avranno molte somiglianze. Spesso l'evento inizierà con una serie di piccoli razzi. Questi fanno aumentare il livello di radiazione solare e questo porta un miglioramento delle condizioni radio della banda HF. Insieme a questo aumenta anche il rumore solare.

Questi piccoli brillamenti sono solo un precursore del disturbo solare che si verifica causando un disturbo ionosferico improvviso o SID. A questo punto le bande HF si chiudono per le comunicazioni radio ionosferiche per un breve periodo. Tuttavia si riprendono presto in quanto vi è un aumento del flusso solare. Circa 20-30 ore dopo l'attività solare, l'onda d'urto del vento solare colpisce la terra provocando una tempesta magnetica. Le comunicazioni radio sulle bande HF falliscono e inizia l'evento aurorale completo. A questo punto la propagazione della radio VHF è migliorata e possono essere effettuati contatti su distanze di diverse centinaia di chilometri. Quindi raggiunto un picco l'aurora termina e le bande HF si riprendono lentamente, le basse frequenze diventano utilizzabili per prime.


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