La capa de Heaviside , [1] [2] a veces llamada capa Kennelly-Heaviside , [3] [4] llamada así por Arthur E. Kennelly y Oliver Heaviside , es una capa de gas ionizado que se encuentra aproximadamente entre 90 km y 150 km (56 y 93 mi) sobre el suelo, una de varias capas en la ionosfera de la Tierra . También se conoce como la región E. Refleja ondas de radio de frecuencia media . Debido a esta capa reflectante, las ondas de radio radiadas al cielo pueden regresar a la Tierra más allá del horizonte . Esta técnica de propagación de " ondas ionosféricas " o "salto" se ha utilizado desde la década de 1920 para la comunicación por radio a largas distancias, hasta distancias transcontinentales.
La propagación se ve afectada por la hora del día. Durante el día, el viento solar presiona esta capa más cerca de la Tierra, lo que limita la distancia a la que puede reflejar las ondas de radio. Por el contrario, en el lado nocturno ( sotavento ) de la Tierra, el viento solar arrastra la ionosfera más lejos, lo que aumenta en gran medida el alcance que pueden viajar las ondas de radio por reflexión. La extensión del efecto también está influenciada por la estación y la cantidad de actividad de las manchas solares .
La existencia de una capa reflectante fue predicha en 1902 de forma independiente y casi simultánea por el ingeniero eléctrico estadounidense Arthur Edwin Kennelly (1861-1939) [5] y el polímata británico Oliver Heaviside (1850-1925), como explicación de la propagación de las ondas de radio más allá del horizonte observada por Guglielmo Marconi en 1901. Sin embargo, no fue hasta 1924 que su existencia fue demostrada por el científico británico Edward V. Appleton [6] , por lo que recibió el Premio Nobel de Física en 1947. [7]
Los físicos se resistieron a la idea de la capa reflectante por una muy buena razón: requeriría una reflexión interna total , lo que a su vez requeriría que la velocidad de la luz en la ionosfera fuera mayor que en la atmósfera debajo de ella. Dado que esta última velocidad es esencialmente la misma que la velocidad de la luz en el vacío ( c ), los científicos no estaban dispuestos a creer que la velocidad en la ionosfera pudiera ser mayor. Sin embargo, Marconi había recibido señales en Terranova que se transmitieron en Inglaterra, por lo que claramente debe haber algún mecanismo que permita que la transmisión llegue tan lejos. La paradoja se resolvió con el descubrimiento de que había dos velocidades de la luz, la velocidad de fase y la velocidad de grupo . La velocidad de fase puede, de hecho, ser mayor que c , pero la velocidad de grupo, al ser capaz de transmitir información, no puede, por la relatividad especial , ser mayor que c . La velocidad de fase para las ondas de radio en la ionosfera es de hecho mayor que c , y eso hace posible la reflexión interna total, y por lo tanto la ionosfera puede reflejar las ondas de radio. La media geométrica de la velocidad de fase y la velocidad de grupo no puede superar c , por lo que cuando la velocidad de fase supera c , la velocidad de grupo debe ser inferior a ella.
En 1925, los estadounidenses Gregory Breit y Merle A. Tuve fueron los primeros en cartografiar las variaciones de altitud de la capa Heaviside. El modelo estándar de la UIT de absorción y reflexión de ondas de radio por la capa Heaviside fue desarrollado por el físico ionosférico británico Louis Muggleton [8] en la década de 1970.
Alrededor de 1910, William Eccles propuso el nombre de "capa Heaviside" para la capa que refleja las ondas de radio en la atmósfera superior, [1] y el nombre ha sido ampliamente adoptado posteriormente. [2] El nombre de capa Kennelly-Heaviside fue propuesto en 1925 para dar crédito al trabajo de Kennelly, [3] [5] que precedió a la propuesta de Heaviside por varios meses.