Ionosfera
La ionósfera o ionosfera[1][2] és la part de l'atmòsfera terrestre ionizada permanentment per la fotoionización que provoca la radiació solar. Se situa entre la mesosfera i l'exosfera, i en promig s'estén aproximadament entre els 80 km i els 400 km d'altitut, encara que els llímits inferior i superior varien segons autors i es queden en 80-90 km respectivament. Per una atra part, alguns consideren que l'alta ionosfera constituïx el llímit inferior de la magnetosfera, solapándose llaugerament abdós capes (entre els 500 km i 600-800 km). L'ionosfera pertany a la termosfera,[3] per les elevades temperaturas que s'alcancen en ella degut a que els gasos estan en general ionissats. Si el sol està actiu, les temperatures en la termosfera poden aplegar a 1500 °C; no obstant, estes elevades temperatures no es corresponen en la sensació de calor que tindríem en la troposfera perque en la termosfera la densitat és moltíssim més baixa. Els gasos apareixen ionizados perque esta capa absorbix les radiacions solars de menor llongitut d'ona (rajos gamma i rajos X) que són altament energètics.
Entre les propietats de l'ionosfera, trobem que esta capa contribuïx essencialment en la reflexió de les ones de ràdio emeses des de la superfície terrestre, lo que possibilita que estes puguen viajar grans distàncies sobre la Terra gràcies a les partícules d'ions (carregades d'electricitat) presents en esta capa. Ademés, en esta capa es desintegren la majoria de meteoroides, a una altura entre 80 i 110 km, pel rozamiento en l'aire i donen lloc a meteors o estreles fugaces.
Pero les estreles fugaces no són l'únic fenomen lluminós que ocorre en esta capa. En les regions polars les partícules carregades portades pel vent solar són atrapades pel camp magnètic terrestre incidint sobre la part superior de l'ionosfera i donant lloc a la formació d'auroras.
Història del descobriment
[editar | editar còdic]Ya en 1839, el matemàtic i físic alemà Carl Friedrich Gauss va postular que una regió de l'atmòsfera conductora d'electricitat podria explicar les variacions observades en el camp magnètic terrestre.[4] Xixanta anys despuix, Guglielmo Marconi va rebre la primera senyal de ràdio transatlàntica el 12 de decembre de 1901, en Sant Joan de Terranova (actualment en Canadà) utilisant una antena Error de Lua: expandTemplate: template "es:formatnum" does not exist. recolzada en un cometa per a la recepció. L'estació transmisora de Poldhu, Cornualles, utilisava un transmissor de purna per a produir una senyal en una freqüència d'aproximadament 500 kHz i una potència 100 voltes superior a qualsevol senyal de radi produïda anteriorment. El mensage rebut eren tres dits, el còdic Morse per a la lletra S. Per a aplegar a Terranova, la senyal tindria que rebotar dos voltes en l'ionosfera. No obstant, el Dr. Jack Belrose ha rebatut esta afirmació basant-se en treballs teòrics i experimentals.[5] No obstant, Marconi va conseguir les comunicacions inalàmbriques transatlàntiques en Glace Bay, un any més tart.[6]
En 1902, Oliver Heaviside va propondre l'existència de la capa Kennelly-Heaviside de l'ionosfera que du el seu nom.[7] La proposta de Heaviside incloïa els mijos pels que les senyals de ràdio es transmeten al voltant de la curvatura de la Terra. També en 1902, Arthur Edwin Kennelly va descobrir algunes de les propietats radioelèctriques de l'ionosfera.[8]
En 1912, el Congrés d'Estats Units va impondre la Llei de Radi de 1912 als radioaficionados, llimitant les seues operacions a freqüències superiors a 1,5 MHz (llongitut d'ona de 200 m o menor). El govern considerava que eixes freqüències eren inútils. Açò va conduir al descobriment de la propagació de la ràdio d'alta freqüència a través de l'ionosfera en 1923.[9]
En 1926, el físic escocés Robert Watson-Watt va introduir el terme ionosfera en una carta publicada recent en 1969 en Nature:[10]
A principis de la década de 1930, les transmissions de prova de Radi Luxemburc varen proporcionar inadvertidamente proves de la primera modificació per radi de l'ionosfera; HAARP va portar a terme una série d'experiments en 2017 utilisant el epònim Efecte Luxemburc.[11]
Edward Victor Appleton va ser guardonat en un Premi Nobel en 1947 per la seua confirmació en 1927 de l'existència de l'ionosfera. Lloyd Berkner va medir per primera volta l'altura i la densitat de l'ionosfera. Açò va permetre la primera teoria completa de la propagació de la ràdio d'ona curta. Maurice V. Wilkes i J. A. Ratcliffe varen investigar el tema de la propagació d'ones de ràdio molt llargues en l'ionosfera. Vitaly Ginzburg va desenrollar una teoria de la propagació d'ones electromagnètiques en plasmes com l'ionosfera.
En 1962 es va llançar el satèlit canadenc Alouette 1 per a estudiar l'ionosfera. Despuix del seu èxit es varen llançar Alouette 2 en 1965 i els dos satèlits ISIS en 1969 i 1971, ademés de AEROS-A i -B en 1972 i 1975, tots ells per a medir l'ionosfera.
El 26 de juliol de 1963 es va llançar el primer satèlit geosíncrono operatiu Syncom 2.[12] Les radiobalizas a bordo d'este satèlit (i dels seus successors) varen permetre -per primera volta- medir la variació del contingut total d'electrons (TEC) a lo llarc d'un fes de radi des de l'òrbita geoestacionaria fins a un receptor terrestre. (La rotació del pla de polarisació medix directament el TEC a lo llarc del trayecte). La geofísica australiana Elizabeth Essex-Cohen a partir de 1969 va estar utilisant esta tècnica per a monitorizar l'atmòsfera sobre Austràlia i l'Antàrtida.[13]
Definició com a capa
[editar | editar còdic]
Existix una diferència entre els criteris seguits per a designar una capa com termosfera o ionosfera, per lo que es tracta de dos entitats físiques a priori diferents. Mentres que la designació de termosfera es basa simplement en el perfil de temperatures vertical, el criteri per a designar l'ionosfera fa referència a la presència destacable de ions i això té relació en l'energia solar que utilisen els escassos àtoms de gasos de l'aire per a ionizarse: l'ionisació és el procés que provoca que gran part de l'aire es calent. No obstant, els llímits obtinguts en abdós criteris són molt difusos i ademés coincidixen entre sí. De fet, segons alguns autors l'ionosfera estaria continguda en la termosfera,[14] mentres que segons uns atres, seria al contrari i la termosfera[3] es contindria en l'ionosfera,[2] i, no obstant, els intervals d'abdós capes són aproximadament coincidentes en tots els casos.
A pesar d'això, existix una chicoteta diferència entre el criteri de l'ionisació i el de la temperatura, i és que per la variació de la radiació solar entre el dia i la nit, l'ionisació de les capes altes de l'atmòsfera canvien més bruscament en el cicle diari que el perfil de temperatura vertical, que es manté aproximadament constant. Per eixe motiu, els llímits associats a l'ionosfera són encara més variables que els de la termosfera. De fet, el llímit inferior de l'ionosfera és molt variable: mentres que de nit es troba en la capa I, a uns 110 km, durant el dia apareix una capa D, al voltant dels 60 km. L'explicació d'este fet és relativament senzilla: la radiació ultravioleta és absorbida pels gasos que formen l'aire en les capes atmosfèriques més elevades durant la nit i també durant el dia (en major proporció, òbviament) i transformada en ions, que són bons conductors de l'electricitat, lo mateix que veem en un tubo de neó i en la producció de les auroras polars, les quals es deuen també a este procés.
Dit en atres térmens: la radiació solar conté llongituts d'ona que van des dels rajos infrarrojos (els de major llongitut d'ona) fins als ultravioleta (els de menor llongitut d'ona). l'espectre visible solament va des del roig fins al violeta. Els sers humans tenen que protegir-se tant de la radiació infrarroja (cremes o filtres solars, que deuen aplicar-se independentment de la temperatura com succeïx en els llocs nevats, a on les cremades pel sol poden ser molt greus) i també dels ultravioleta (rajos UVA) especialment en els lents de sol per a protegir-nos els ulls. Pero la major part dels rajos ultravioleta que nos apleguen del sol són "filtrats" en les capes superiors de l'atmòsfera transformant els escassos àtoms de gasos atmosfèrics en ions i esta ionisació és la que calfa eixa capa ionizada, ya que dita ionisació correspon a una verdadera excitació electrònica que causa l'aument de la calor de la termosfera. Dit calor, encara que pot ser molt elevat, carix de sentit per estar produït en un ambient molt enrarit de gasos (es tracta d'un procés similar al dels forns de microones, a on la calor produïda es dissipa en major rapidea que en un forn convencional en cessar l'excitació produïda eléctricamente en els aliments).
Aixina que, els rajos ultravioleta de l'espectre solar ionizan les capes altes de l'atmòsfera i, a la seua volta, la capa ionizada impedix la propagació cap a la superfície terrestre dels nous rajos ultravioleta. Com a resulta llògic, quan major és l'intensitat de la radiació solar (en hores del migdia i alguna cosa despuix), l'ionisació profundisa més en l'atmòsfera (fins a més avall).
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Diccionari Panhispánico de Dubtes
- ↑ 2,0 2,1 Diccionario de la lengua española
- ↑ 3,0 3,1 Diccionario de la lengua española
- ↑ «Allgemeine Theorie dones Erdmagnetismus [Teoria general del magnetisme terrestre]», google.com/books?aneu=TYI5AAAAcAAJ&pg=PA50 Resultat de les observacions de la Societat Magnètica en l'any 1838 (en alemà), Leipzig, (Alemània): Llibreria Weidmanns, pp. 1-57. Gauss va especular que les forces magnètiques podrien ser generades no només per corrents elèctriques que fluïxen a través de l'interior de la Terra, sino també per algun tipo de corrent(s) elèctrica(s) que fluïx(n) a través de l'atmòsfera. De la p. 50: "§ 36. Ein anderer Theil unserer Theorie, über welchen ein Zweifel Statt finden kann, ist die Voraussetzung, ... zu untersuchen, wie die aus denselben hervorgehende magnetische Wirkung auf der Erdoberfläche sich gestalten würde." (Una atra part de la nostra teoria sobre la que poden sorgir dubtes és la suposició de que els agents de la força magnètica terrestre tenen la seua font exclusivament en l'interior de la Terra. Si les causes immediates [del magnetisme terrestre] deuen buscar-se total o parcialment fora [de l'interior de la Terra], llavors podem -en la mida en que exclogam fantasies infundades i vullgam llimitar-nos als [fets] científicament coneguts- considerar únicament les corrents galvàniques. L'aire atmosfèric no és conductor de tals corrents; l'espai buit tampoc ho és: aixina que, els nostres coneiximents nos fallen quan busquem un soport per a les corrents galvàniques en les regions superiors [de l'atmòsfera]. Només l'enigmàtic fenomen de les auroras boreales -en el que, segons totes les apariències, l'electricitat en moviment eixercita un paper important- nos prohibix negar sense més la possibilitat de tals corrents només per eixa ignorança, i en qualsevol cas seguix sent interessant investigar cóm es manifestaria en la superfície de la Terra l'efecte magnètic resultant de [eixes corrents]).
- Traducció a l'anglés: «Teoria general del magnetisme terrestre», Memòries Científiques, Seleccionades de les Transaccions d'Acadèmies Estrangeres de Ciència i Societats Erudites, i de Revistes Estrangeres, Richard i John E. Taylor, pp. 184-251. Vore p. 229.
- Traducció anglesa: “Carl Friedrich Gauss - Teoria general del magnetisme terrestre - traducció revisada del text alemà” . History of Geo- and Space Sciences 5 (1): 11-62. Bibcode: 11G 2014HGSS....5.... 11G.
- ↑ John S. Belrose, "Fessenden and Marconi: Their Differing Technologies and Transatlantic Experiments During the First Decade of this Century [1] archivat en Wayback Machine.". International Conference on 100 Years of Radi, 5-7 de setembre de 1995.
- ↑ “Marconi and the History of Radi” . IEEE Antennas and Propagation Magazine 46.
- ↑ Heaviside, Oliver (1902). Telegrafia, 10th edició (vol. 33), pp. 213-235.} Parlant de telegrafia sense fils, Heaviside va especular sobre la propagació de les ones hertzianas (de radi) a través de l'atmòsfera. De la p. 215: "És possible que hi haja una capa suficientment conductora en l'aire superior. Si és aixina, les ones, per aixina dir-ho, l'atraparan més o menys. Llavors la guia serà la mar per un costat i la capa superior per l'atre"
- ↑ “Sobre l'elevació dels estrats conductors d'electricitat de l'atmòsfera terrestre” . The Electrical World and Engineer 39 (11).
- ↑ worldradiohistory.com: Escolta d'emissions en els dies pioners de la ràdio en ones curtes, 1923 1945 Jerome S. Berg Cita: "...Ademés de tindre que obtindre llicències -una llimitació a la que només es varen adaptar llentament- els radioaficionados estaven, en algunes excepcions, restringits al ranc per baix dels 200 metros (és dir, per damunt de 1500 kc.), bandes que estaven en gran part inexploradas i es pensava que eren de poc valor. La marina va atribuir la majoria de les interferències als aficionats i es va alegrar de vore en vies d'una esperada extinció. Des del punt de vista dels radioaficionados, el seu desenroll de l'espectre d'ona curta va escomençar menys com una aventura amorosa que com un matrimoni escopeta. No obstant, tot això canviaria... Varen passar varis anys ans que els experimentadores s'aventuraren per damunt dels 2-3 mc. i escomençaren a comprendre coses com la propagació i la direccionalidad de les ones curtes. Les ones curtes, com li les cridava, estaven rodejades de misteri...També en 1928 l'editor de Radi News Hugo Gernsback va començar a emetre en ona curta en 9700 kc. des de la seua estació, WRNY, Nova York, utilisant la cridada W2XAL. "Un llector de Nova Gales del Sur, Aus- tralia", va informar Gernsback, "nos escriu que mentres escrivia la seua carta estava escoltant el transmissor d'ona curta de WRNY, 2XAL, en un aparat de tres tubos; i va tindre que baixar el volum, puix de lo contrari despertaria a la seua família. Tot açò a una distància d'uns 16.000 quilómetros. No obstant, 2XAL ...utilisa menys de 500 vats; una cantitat d'energia prou insignificant. "6...Els anys 30 varen ser l'edat d'or de la radiodifusió per ona curta...L'ona curta també va facilitar la comunicació en persones en zones remotes. La radioafición es va convertir en un ingredient bàsic de totes les expedicions...El terme ona curta es prenia generalment per a referir-se a qualsevol cosa per damunt d'1,5 mc., sense llímit superior...", backup
- ↑ La carta, datada el 8 de novembre de 1926, estava dirigida al Secretari
de la Ràdio Research Board.
- La carta va ser citada en: “Orige del terme Ionosfera” (13 de decembre de 1969). Nature 224 (5224). doi:. Bibcode: 1969Natur.224.1096G.}.
- Vore també: “Robert Alexander Watson-Watt” . Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society 21: 549-568.. Vore p. 554.
- ↑ «google.com/alaska.edu/gakonahaarpoon/operations-news Gakona HAARPoon 2017».
- ↑ «Primers en la carrera espacial. Des d'una perspectiva australiana».
- ↑ «Elizabeth A. Essex-Cohen Ionospheric Physics Papers etc».
- ↑ Windows to the Universe: termosfera
- Este artícul conté una traducció derivada de «Ionosfera» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.