La onda terrestre es un modo de propagación de radio que consiste en corrientes que viajan a través de la tierra . Las ondas terrestres se propagan paralelas y adyacentes a la superficie de la Tierra, y son capaces de cubrir largas distancias al difractarse alrededor de la curvatura de la Tierra. Esta radiación también se conoce como onda superficial de Norton , o más apropiadamente onda terrestre de Norton , porque las ondas terrestres en la propagación de radio no se limitan a la superficie. La onda terrestre contrasta con la propagación en línea de visión que no requiere medio, y la onda ionosférica a través de la ionosfera.
La onda terrestre es importante para las señales de radio por debajo de los 30 MHz, pero generalmente es insignificante en frecuencias más altas donde predomina la propagación a través de la línea de visión. La radiodifusión AM y de onda larga , los sistemas de navegación como LORAN , las señales horarias de baja frecuencia , las balizas no direccionales y las comunicaciones HF de corto alcance la utilizan. El alcance depende de la frecuencia y la conductividad del suelo , y las frecuencias más bajas y una conductividad del suelo más alta permiten distancias más largas. [1]
Las ondas de radio de frecuencia más baja , por debajo de los 3 MHz, se propagan de manera eficiente como ondas terrestres. Como las pérdidas aumentan con la frecuencia, las transmisiones de alta frecuencia entre 3 y 30 MHz tienen un alcance de onda terrestre más modesto y la onda terrestre no es importante por encima de los 30 MHz. [1] La conductividad de la superficie afecta la propagación de las ondas terrestres, siendo las superficies altamente conductivas como el agua de mar las que proporcionan la mejor propagación, y el suelo seco y el hielo las que tienen el peor desempeño. [1] [2]
A medida que aumenta la distancia, las ondas terrestres se propagan de acuerdo con la ley del cuadrado inverso . La conductividad imperfecta del suelo inclina las ondas hacia adelante, disipando energía en el suelo. [3] Las largas longitudes de onda de estas señales les permiten difractarse en el horizonte, pero esto conduce a más pérdidas. La intensidad de la señal tiende a caer exponencialmente con la distancia una vez que la curvatura de la Tierra es significativa. Por encima de unos 10 kHz, la refracción atmosférica ayuda a doblar las ondas hacia abajo. [1] Solo las ondas polarizadas verticalmente viajan bien; las señales polarizadas horizontalmente se atenúan considerablemente.
Las señales de ondas terrestres son relativamente inmunes al desvanecimiento , pero los cambios en el suelo pueden provocar variaciones en la intensidad de la señal. La atenuación sobre la tierra es menor en invierno en climas templados y mayor sobre el agua cuando el mar está agitado. Las colinas, las montañas, las áreas urbanas y los bosques pueden crear áreas de intensidad de señal reducida. [1] La profundidad de penetración de las ondas terrestres varía, alcanzando decenas de metros a frecuencias medias sobre suelo seco e incluso más a frecuencias más bajas. Por lo tanto, las predicciones de propagación requieren conocer las propiedades eléctricas de las capas subterráneas, que se miden mejor a partir de la atenuación de las ondas terrestres. [1]
La mayor parte de las comunicaciones por radio de baja frecuencia se realizan mediante propagación por ondas terrestres. Las ondas terrestres también son el modo principal para frecuencias medias durante el día cuando no hay ondas ionosféricas, y pueden ser útiles en frecuencias altas a distancias cortas. Entre sus usos se incluyen señales de navegación, señales horarias de baja frecuencia, radio de onda larga y radio AM. La mayor eficacia de las ondas terrestres a frecuencias más bajas proporciona a las estaciones de radio AM una mayor cobertura en el extremo inferior de la banda. El radar de alta frecuencia sobre el horizonte puede utilizar ondas terrestres a distancias moderadas, pero ondas ionosféricas a distancias más largas. Las comunicaciones militares en el rango de frecuencias muy bajas y bajas utilizan ondas terrestres, especialmente para llegar a barcos y submarinos, ya que las ondas terrestres en estas longitudes de onda largas penetran muy por debajo de la superficie del mar. [1]
En el desarrollo de la radio , las ondas terrestres se utilizaron ampliamente. Los primeros servicios de radio comerciales y profesionales dependían exclusivamente de la propagación de ondas largas , bajas frecuencias y ondas terrestres. Para evitar interferencias con estos servicios, los transmisores amateurs y experimentales se limitaron a las altas frecuencias (HF), que se consideraban inútiles ya que su alcance de ondas terrestres era limitado. Al descubrir los otros modos de propagación posibles en frecuencias de onda media y onda corta , se hicieron evidentes las ventajas de HF para fines comerciales y militares. La experimentación amateur se limitó entonces solo a las frecuencias autorizadas en el rango.
En la década de 1930, Alfred Norton fue el primer autor que describió con precisión las ondas terrestres de forma matemática, y derivó una ecuación para la intensidad del campo sobre una Tierra plana. Van der Pol y Bremmer publicaron cálculos para una Tierra esférica entre 1937 y 1939. Los trabajos posteriores se centraron en las trayectorias con conductividad variable, los efectos del terreno y los objetos sobre el suelo y el modelado informático. [1]
Las ondas medias y cortas se reflejan en la ionosfera por la noche, lo que se conoce como ondas ionosféricas. Durante las horas diurnas, la capa D inferior de la ionosfera se forma y absorbe energía de frecuencia más baja. Esto impide que la propagación de las ondas ionosféricas sea muy eficaz en frecuencias de ondas medias durante las horas diurnas. Por la noche, cuando la capa D se disipa, las transmisiones de ondas medias se propagan mejor por ondas ionosféricas. Las ondas terrestres no incluyen las ondas ionosféricas ni las troposféricas.