Las ondas terrestres son ondas de radio que se propagan paralelas y adyacentes a la superficie de la Tierra, siguiendo la curvatura de la Tierra más allá del horizonte visible. Esta radiación se conoce como onda superficial de Norton , o más propiamente onda terrestre de Norton , porque las ondas terrestres en la propagación de radio no se limitan a la superficie.
La distancia normal de la línea de visión hasta el horizonte es de aproximadamente 80 a 100 kilómetros (50 a 60 millas) en el mejor de los casos, para una antena en una torre alta. Pero se observa que las señales de frecuencia media o baja viajan varios cientos de millas más allá del horizonte, hasta varios miles de kilómetros en algunos casos. Este efecto de "abrazar el suelo" se llama onda terrestre, a diferencia de la onda directa o la onda celeste. Este efecto no ocurre con las señales en las frecuencias VHF o UHF, que normalmente se propagan sólo a unos 100 km (60 millas) hasta el horizonte.
Las estaciones de radio AM dependen de la propagación de ondas terrestres para cubrir sus áreas de escucha, que suelen tener un radio de varios cientos de kilómetros.
Las ondas de radio de frecuencia más baja , por debajo de 3 MHz, viajan eficientemente como ondas terrestres. En la nomenclatura de la UIT, esto incluye (en orden): frecuencia media (MF), baja frecuencia (LF), muy baja frecuencia (VLF), frecuencia ultrabaja (ULF), frecuencia súper baja (SLF), frecuencia extremadamente baja (ELF) ondas.
La propagación terrestre funciona porque las ondas de menor frecuencia se difractan más fuertemente alrededor de los obstáculos debido a sus largas longitudes de onda , lo que les permite doblarse repetidamente hacia abajo para seguir la curvatura de la Tierra .
No confundir con refracción . La refracción también hace que las ondas de radio se doblen hacia el suelo, extendiendo ligeramente la distancia de propagación, pero la refracción por sí sola generalmente solo extiende el horizonte de radio en aproximadamente un 15% (4/3), lo que no es suficiente para explicar las distancias mucho más largas que se observa que se propagan las ondas terrestres. . La refracción disminuye a frecuencias más bajas, mientras que la difracción aumenta a frecuencias más bajas. Las señales de onda media y larga tienen una longitud de onda tan larga que las crestas de las montañas y las colinas bajas actúan como el filo de un cuchillo, difractando las señales hacia los valles detrás de dichos obstáculos. El propio horizonte puede actuar como obstáculo alrededor del cual se difractan las ondas largas, como cuando se observa que las ondas de baja frecuencia viajan miles de kilómetros a través de océanos abiertos, donde no existen obstáculos con bordes afilados.
Las ondas terrestres se propagan en polarización vertical , con su campo magnético horizontal y su campo eléctrico (casi) vertical.
La conductividad de la superficie afecta la propagación de las ondas terrestres, y las superficies más conductoras, como el agua de mar, proporcionan una mejor propagación. [1] Aumentar la conductividad en una superficie da como resultado una menor disipación. [2] Los índices de refracción están sujetos a cambios espaciales y temporales. Dado que la tierra no es un conductor eléctrico perfecto, las ondas terrestres se atenúan a medida que siguen la superficie terrestre. Los frentes de onda inicialmente son verticales, pero el suelo, actuando como un dieléctrico con pérdidas, hace que la onda se incline hacia adelante a medida que viaja. Esto dirige parte de la energía hacia la tierra donde se disipa, [3] de modo que la señal disminuye exponencialmente.
La mayoría de las comunicaciones por radio de onda larga de baja frecuencia ( entre 30 kHz y 300 kHz) son el resultado de la propagación de ondas terrestres. Las transmisiones de radio de onda media (frecuencias entre 300 kHz y 3000 kHz), incluida la banda de transmisión AM , viajan como ondas terrestres y, para distancias más largas durante la noche, como ondas celestes . Las pérdidas en tierra se reducen en frecuencias más bajas, lo que aumenta considerablemente la cobertura de las estaciones AM que utilizan el extremo inferior de la banda. Las frecuencias VLF y LF se utilizan principalmente para comunicaciones militares, especialmente con barcos y submarinos. Cuanto menor es la frecuencia, mejor penetran las olas en el agua del mar. Las ondas ELF (por debajo de 3 kHz) incluso se han utilizado para comunicarse con submarinos profundamente sumergidos.
Las ondas terrestres se han utilizado en radares sobre el horizonte , que operan principalmente en frecuencias entre 2 y 20 MHz sobre el mar, que tiene una conductividad suficientemente alta para transmitirlas hacia y desde una distancia razonable (hasta 100 km o más; El radar sobre el horizonte también utiliza la propagación de ondas ionosféricas a distancias mucho mayores). En el desarrollo de la radio , se utilizaron ampliamente las ondas terrestres. Los primeros servicios de radio comerciales y profesionales se basaban exclusivamente en la onda larga , las bajas frecuencias y la propagación de ondas terrestres. Para evitar interferencias con estos servicios, los transmisores de aficionados y experimentales se limitaron a las altas frecuencias (HF), que se consideraban inútiles ya que su alcance de onda terrestre era limitado. Tras el descubrimiento de otros modos de propagación posibles en frecuencias de onda media y onda corta , se hicieron evidentes las ventajas de las ondas decamétricas para fines comerciales y militares. Luego, la experimentación de aficionados se limitó únicamente a las frecuencias autorizadas en el rango.
Las ondas medias y cortas se reflejan en la ionosfera durante la noche, lo que se conoce como onda celeste . Durante las horas del día, la capa D inferior de la ionosfera se forma y absorbe energía de menor frecuencia. Esto evita que la propagación de las ondas ionosféricas sea muy efectiva en frecuencias de ondas medias durante las horas del día. Por la noche, cuando la capa D se disipa, las transmisiones de onda media viajan mejor por onda ionosférica. Las ondas terrestres no incluyen las ondas ionosféricas y troposféricas .