Un calentador ionosférico , o una instalación de bomba ionosférica de HF , es un potente transmisor de ondas de radio con un conjunto de antenas que se utiliza para la investigación de la turbulencia del plasma, la ionosfera y la atmósfera superior. [1]
Estos transmisores funcionan en el rango de alta frecuencia (HF) (3-30 MHz) en el que las ondas de radio se reflejan desde la ionosfera hacia el suelo. Con tales instalaciones se puede provocar una serie de fenómenos de turbulencia de plasma de forma semicontrolada desde la Tierra, durante condiciones en las que la ionosfera está naturalmente tranquila y no perturbada, por ejemplo, por la aurora. Este tipo de investigación de estímulo-respuesta complementa las observaciones pasivas de fenómenos excitados naturalmente para aprender sobre la ionosfera y la atmósfera superior.
Los fenómenos de turbulencia del plasma que se estudian incluyen diferentes tipos de interacciones de ondas no lineales, en las que diferentes ondas en el plasma se acoplan e interactúan con la onda de radio transmitida, la formación y autoorganización de estructuras de plasma filamentosas, así como la aceleración de electrones. La turbulencia se diagnostica, por ejemplo, mediante un radar de dispersión incoherente , detectando las débiles emisiones electromagnéticas de la turbulencia y las emisiones ópticas. Las emisiones ópticas resultan de la excitación de átomos y moléculas atmosféricas por electrones que han sido acelerados en la turbulencia del plasma. Como este proceso es el mismo que el de la aurora , la emisión óptica excitada por las ondas de alta frecuencia se ha denominado a veces aurora artificial, aunque se necesitan cámaras sensibles para detectar estas emisiones, lo que no es el caso de la aurora real.
Las instalaciones de bombas ionosféricas de alta frecuencia deben ser lo suficientemente potentes como para permitir estudios de turbulencia del plasma, aunque cualquier onda de radio que se propague en la ionosfera la afecta calentando los electrones. El efecto de las ondas de radio sobre la ionosfera se descubrió ya en los años 30 con el efecto Luxemburgo . Aunque las instalaciones de investigación necesitan tener transmisores potentes, el flujo de energía en la ionosfera para la instalación más potente (HAARP) es inferior a 0,03 W/m 2 . [2] Esto da una densidad de energía en la ionosfera que es menos de 1/100 de la densidad de energía térmica del propio plasma ionosférico. [1] El flujo de energía también se puede comparar con el flujo solar en la superficie de la Tierra de aproximadamente 1,5 kW/m 2 . En general, durante las auroras no se pueden observar efectos ionosféricos con las instalaciones de bombeo de HF, ya que la energía de las ondas de radio es fuertemente absorbida por la ionosfera calentada naturalmente.