Región F

La región F de la ionosfera alberga la capa de ionización F, también llamada capa de Appleton-Barnett , en honor al físico inglés Edward Appleton y al físico y meteorólogo neozelandés Miles Barnett . Al igual que con otros sectores ionosféricos, "capa" implica una concentración de plasma , mientras que "región" es el volumen que contiene dicha capa. La región F contiene gases ionizados a una altura de alrededor de 150-800 km (100 a 500 millas) sobre el nivel del mar, lo que la coloca en la termosfera de la Tierra , una región caliente en la atmósfera superior , y también en la heterosfera , donde la composición química varía con la altura. En términos generales, la región F tiene la mayor concentración de electrones e iones libres en cualquier parte de la atmósfera. Puede pensarse que comprende dos capas, las capas F1 y F2.

La región F se encuentra directamente encima de la región E (anteriormente la capa Kennelly-Heaviside) y debajo de la protonosfera . Actúa como un reflector confiable de señales de radio de alta frecuencia, ya que no se ve afectado por las condiciones atmosféricas, aunque su composición iónica varía con el ciclo de manchas solares. Refleja frecuencias incidentes normales iguales o inferiores a la frecuencia crítica (aproximadamente 10 MHz) y absorbe parcialmente ondas de frecuencia más alta.

Capas F1 y F2

La capa F1 es el sector inferior de la capa F y existe desde aproximadamente 150 a 220 km (100 a 140 millas) sobre la superficie de la Tierra y solo durante las horas del día. Está compuesta por una mezcla de iones moleculares O ₂⁺ y NO ⁺ , e iones atómicos O ⁺ . ^[1] Por encima de la región F1, el oxígeno atómico se convierte en el constituyente dominante porque las partículas más ligeras tienden a ocupar altitudes mayores por encima de la turbopausa (a ~90 km, 56 millas). Este oxígeno atómico proporciona los iones atómicos O ⁺ que forman la capa F2. La capa F1 tiene aproximadamente 5 × 10 ⁵ e/cm ³ (electrones libres por centímetro cúbico) al mediodía y la actividad mínima de manchas solares , y aumenta a aproximadamente 2 × 10 ⁶ e/cm ³ durante la actividad máxima de manchas solares. La densidad cae por debajo de 10 ⁴ e/cm ³ por la noche.

La capa F _{1 se fusiona con la capa F}₂ por la noche.
Aunque sus características son bastante regulares, no se puede observar en todas partes ni todos los días. La principal capa reflectante durante el verano para trayectos de entre 2.000 y 3.500 km (1.200 y 2.200 millas) es la capa F1 _. Sin embargo, esto depende de la frecuencia de propagación de la señal. La densidad electrónica de la capa E y la MUF resultante, frecuencia máxima utilizable , durante los períodos de alta actividad solar pueden refractarse y, por lo tanto, bloquear señales de hasta unos 15 MHz que lleguen a las regiones F1 y F2, con el resultado de que las distancias son mucho más cortas que las posibles con las refracciones de las regiones F1 y F2. Pero las señales con un ángulo de radiación extremadamente bajo (inferior a unos 6 grados) pueden alcanzar distancias de 3.000 km (1.900 millas) a través de las refracciones de la región E. ^[2]
La capa F ₂ existe desde aproximadamente 220 a 800 km (140 a 500 millas) sobre la superficie de la Tierra. La capa F _{2 es la principal capa reflectora para}las comunicaciones de radio HF durante el día y la noche. La distancia limitada por el horizonte para la propagación de F _{2 de un}salto es generalmente de alrededor de 4.000 km (2500 millas). La capa F ₂ tiene aproximadamente 10 ⁶ e/cm ³ . Sin embargo, las variaciones son generalmente grandes, irregulares y particularmente pronunciadas durante las tormentas magnéticas. El comportamiento de la capa F está dominado por los complejos vientos termosféricos.

Uso en la comunicación por radio

Las frecuencias críticas de la capa F2 _son las frecuencias que no pasan a través de la capa F2 _. [ ^3]^[4] En condiciones atmosféricas raras, puede ocurrir la propagación F2 , lo que da como resultado que las señales de televisión VHF y radio FM se reciban a grandes distancias, mucho más allá del área de recepción normal de 40 a 100 millas (64 a 161 km ).

Referencias

^ Kamide, Yohsuke; Chian, Abraham C.-L. (2007). Manual del entorno solar-terrestre . Berlín: Springer. p. 199. ISBN 978-3-540-46315-3.
^ Adrian Weiss, Propagación ionosférica, líneas de transmisión y antenas para QRP DXer , Milliwatt QRP Books, 2011, págs. 1-16, 1-22 a 1-24.
^ "Mapa de frecuencia crítica de la capa F2 en tiempo casi real". spacew.com. Archivado desde el original el 28 de junio de 2014. Consultado el 7 de diciembre de 2014 .
^ Rutledge, D. (1999). La electrónica de la radio. Cambridge University Press . pp. 2–237. ISBN. 9780521646451. Recuperado el 7 de diciembre de 2014 .

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