PU1UTC – Radioescuta, DX e Telecomunicações

Radiações Eletromagnéticas

A dedução matemática de natureza da luz foi feita por James Clerk Maxwell, em 1864. Ele demonstrou que a luz é produzida por cargas elétricas que estão se movimentando, portanto dizemos que ela possui características de uma onda eletromagnética que transporta energia sem transportar matéria e produz fenômenos eletromagnéticos.

Todo fenômeno eletromagnético está associado a três grandezas: o comprimento de onda (λ), que é medido em metros ou seus múltiplos e submúltiplos, a freqüência (f), que é medida hertz (Hz) e a velocidade (v) que é medida em m/s.

No caso das radiações eletromagnéticas (a luz visível, as ondas de rádio, raios-X, ultravioleta, infravermelho, raios gama, etc.) o valor da velocidade é constante e é representado pela letra “c” c=300.000.000 m/s).

A freqüência de uma onda eletromagnética está diretamente relacionada com a energia da onda. A equação que relaciona a energia com o comprimento de onda é a equação de Planck:

Onde: c é a velocidade da luz, E é a energia (joule), h é a constante de Planck (6.624 x 10-34 joule x segundo) e λ é o comprimento de onda. Max Planck (1858 – 1947) – Físico alemão, autor da teoria dos quanta, contribuiu muito para o estudo da física e, em especial, para o entendimento dos fenômenos eletromagnéticos.

Raios gama (<10-10m): produzidos pelo decaimento de substâncias radioativas;

Raios X (10-11 m – 10-8 m): originados pela desaceleração repentina de elétrons de alta energia, ao colidirem com núcleos dos átomos;

Radiação ultravioleta (10-8 m – 4 x 10-7 m): para fins práticos, é produzida por lâmpadas de vapor de mercúrio;

Luz visível (380 – 750 nm; 1 nm = 10-9 m) única faixa capaz de ser percebida pelo olho humano, é gerada por objetos quentes como o Sol ou filamentos de lâmpadas incandescentes, quando a temperatura é alta o suficiente para excitar os elétrons de um átomo;

Radiação infravermelha (0,75 nm – 1 nm): também conhecida como a radiação de calor ou radiação térmica, é produzida pela vibração de moléculas nos materiais;

Microondas (1nm – 30cm): geradas pelos elétrons defletidos por um campo magnético, como acontece nos magnétrons de forno de microondas;

Ondas de rádio (>30cm): produzidas por circuitos de oscilação de cargas elétricas como os de emissoras de TV e rádio AM e FM.

A seguir, alguns tipos de radiação eletromagnética:

Radiação infravermelha

É um tipo de radiação eletromagnética não ionizante, que, quando interage com a matéria produz vibrações nas moléculas provocando o aumento da temperatura do sistema. A radiação infravermelha é responsável pela transmissão de calor de um corpo para o outro, sem a necessidade de contato entre eles. Temos como exemplo: os raios solares, um ferro de passar roupas, aquecido, etc.

Radiação Ultravioleta

A radiação ultravioleta é um tipo de radiação eletromagnética. A principal fonte da radiação ultravioleta recebida pela Terra são os raios solares. A camada de ozônio protege a Terra dos raios ultravioletas provenientes do Sol, pois as moléculas de ozônio têm capacidade de absorverem energia neste comprimento de onda. O aumento da incidência de cataratas (problema de visão), também está associado à exposição à radiação ultravioleta. A distribuição da dose de radiação recebida pelas pessoas aumenta com a latitude e altitude.

A média global de dose de radiação devido à radiação cósmica ao nível do mar é da ordem de 0,26mSv/ano.

Radiação de Microondas

O forno de microondas, o radar para detectar velocidade, a TV a cabo, a internet por cabo axial e o telefone celular são exemplos de fontes de radiação de microondas em nosso dia-a-dia. O forno de microondas usa um gerador de microondas do tipo magnetron para produzir microondas em uma freqüência de aproximadamente 2,45GHz, e é regulado para atuar somente sobre moléculas de água (molécula polar) provocando vibrações. Isso é feito para que só os alimentos possam ser cozidos. Quando colocamos um copo com água no interior de um forno de microondas, somente a água é aquecida, a água transfere energia para o copo por condução.

No forno de microondas existe um dispositivo de segurança para impedir que a radiação escape para o meio externo, não havendo esse dispositivo, uma pessoa que estivesse próxima poderia ser cozida, literalmente de dentro para fora.

Raios X

Com a descoberta dos Raios X pelo físico Wilhelm Conrad Roentgen, em 8 de Dezembro de 1901, deu-se início aos estudos sobre emissões de partículas, provenientes de corpos radiativos, observando suas propriedades e interpretando os resultados. Naquela época, destacaram-se dois cientistas: Pierre e Marie Curie, pela descoberta do polônio e do radium.

Deve-se a eles a criação do termo: “radioatividade”. No começo do século XX, mais precisamente em 1903, Rutherford, após profundos estudos, formulou hipóteses sobre as emissões radioativas. Convém frisar, que naquela época ainda não se conhecia o átomo e os núcleos atômicos e, coube a esse cientista, a formulação de um modelo atômico que é até hoje estudado nas escolas.
Os Raios X são radiações da mesma natureza da radiação gama (outro tipo de ondas eletromagnéticas), com características idênticas. Só se diferem da radiação gama pela origem, ou seja, os raios-X não saem do núcleo do átomo e, portanto, não são energia nuclear e sim, energia atômica. Toda energia nuclear é atômica porque o núcleo pertence ao átomo, mas nem toda energia nuclear é atômica. Os raios X são emitidos quando elétrons acelerados por alta voltagem são lançados contra átomos e sofrem frenagem, perdendo energia.

Partículas e Ondas

As radiações nucleares podem ser de dois tipos. As partículas possuem massa, carga elétrica e velocidade que dependem do valor de sua energia. Já as ondas eletromagnéticas, não possuem massa e se propagam com velocidade de 300.000km/s, para qualquer valor de energia que ele possua e são da mesma natureza da luz e das ondas de transmissão de rádio e TV.

A identificação desses tipos de irradiação foi feita utilizando-se uma porção de material radioativo, com o feixe de radiações passando por entre duas placas polarizadas com um forte campo elétrico.

As partículas “Alfa” são constituídas de dois nêutrons e dois prótons caracterizando um núcleo atômico de Hélio. Devido ao seu alto peso e tamanho, elas possuem pouca penetração e são facilmente absorvidas por poucos centímetros de ar.

As partículas “Beta” são constituídas por elétrons que são emitidos pelo núcleo de um átomo. Essas partículas possuem velocidades próximas à velocidade da luz e carga elétrica negativa. O poder de penetração da radiação “Beta” é bastante superior ao das radiações “Alfa”, podendo ser absorvidas por alguns centímetros de acrílico ou plástico, na sua grande maioria.

As radiações ”X e Gama”, ao contrário das radiações a e b que têm características corpusculares, são de natureza ondulatória. Com isso, não possuem nem carga e nem massa. Isso lhes dá um grande poder de penetração nos materiais.

Devido às suas características diferentes, é possível separar os três tipos de radiação através da aplicação de um campo elétrico ou magnético. Por possuírem cargas com sinais diferentes, as radiações alfa e beta serão desviadas por esses campos para lados opostos.

Já os raios X e gama, por não possuírem carga elétrica, não serão desviados.

Radiação e Radioatividade

Define-se “Radioatividade” como sendo a emissão espontânea de radiação corpuscular e eletromagnética por um núcleo atômico que se encontra num estado excitado de energia, que podem ser do tipo alfa (α), beta (β) ou gama (γ). As radiações eletromagnéticas que possuem energia inferior a 12 eV são chamadas de radiações não-ionizantes, as quais podemos visualizar através da escala de energia mostrada na figura abaixo.

Esta escala inicia-se na faixa de radiação ultravioleta, passando pela luz visível e infravermelha de aparelhos como: microondas, telefonia celular, rádios AM e FM, e termina na faixa de freqüências extremamente baixas (ELF) da rede elétrica (comprimento de onda l = 5.000 km). As radiações não-ionizantes compreendem valores de l superiores de a 10-7m (100nm), ou seja, valores de dimensão comparável ao tamanho de um vírus. No domínio da freqüência, de acordo com a figura 5, tais radiações têm valores menores que a freqüência de 3×1015 Hz, ou seja, valores correspondentes ao início do espectro dos raios ultravioletas. A faixa do espectro eletromagnético, na qual os sistemas móveis modernos de comunicação operam, compreende freqüências entre 108Hz e 1010Hz. Isso corresponde a um valor médio de 1GHz (109Hz) que faz parte da faixa das freqüências ultra-altas ou UHF (300 MHz a 3 GHz), também denominadas ondas decimétricas, por seu comprimento de onda variar de 10 a 1 dm.

O SOL: Emite em Múltplos Comprimentos de Ondas

O Sol emite radiação ao longo de todo o espectro eletromagnético, desde os energéticos raios gama e raios X, até ondas quilométricas de rádio, passando pelo ultravioleta, visível, infravermelho e microondas. A maior parte da intensidade concentra-se no visível e não é coincidência o fato de nossos olhos serem adaptados para enxergarem nesta faixa do espectro.

Especificamente, a intensidade máxima encontrada nas emissões do espectro solar está em um comprimento de onda de 500 nm. Para detectar a radiação solar nos vários comprimentos de onda, dois fatores devem ser levados em consideração. O primeiro é tecnológico e depende de sensores adaptados ao comprimento de onda específico que se deseja analisar. O segundo fator diz respeito à atmosfera terrestre e como esta irá absorver, total ou parcialmente, diferentes faixas do espectro da radiação solar.

Camadas internas do Sol

Energia Solar Recebida

A quantidade total de energia recebida pela Terra é determinada pela projeção da sua superfície sobre um plano perpendicular a propagação da radiação. Como o planeta gira em torno do seu eixo, esta energia é distribuída, embora de forma desigual, sobre toda a sua superfície. Resulta que a radiação solar média recebida sobre a Terra, designada por insolação, é 342 W/m², valor correspondente a ¼ da constante solar. O valor real recebido na superfície do planeta depende, além dos fatores astronômicos ditados pela latitude e pela época do ano, do estado de transparência da atmosfera sobre o lugar, em particular, da nebulosidade.

O equilíbrio energético no planeta

Para manter o equilíbrio energético, a Terra deve restituir ao espaço o mesmo tanto de energia que recebe. A troca de energia entre a Terra e o espaço reduz-se substancialmente a dois componentes. Por um lado, a energia que provém do Sol em virtude de sua temperatura, e por outro, a energia que a Terra difunde no espaço, também associada à temperatura dos corpos irradiantes. A contribuição dos outros corpos celestes é totalmente irrelevante no equilíbrio energético terrestre. É também desprezível o calor proveniente do interior da Terra. O calor interno disperso é, de fato, apenas 50 cal/cm² por ano, menos de 1/5000 da energia proveniente do Sol.

Do total da radiação solar incidente nos limites da atmosfera, chega ao solo cerca de 4%, aproximadamente a metade como radiação direta e a outra metade como radiação espalhada pela atmosfera e pelas nuvens. Naturalmente, não se deve entender que toda esta energia esteja disponível para o homem. Em linhas gerais, pode-se estimar que pelo menos 30% da energia solar que atinge a Terra seja utilizada para a evaporação das águas, ao passo que uma modestíssima percentagem (entre cerca de 0,3 e 1,5%) é utilizada para síntese clorofiliana. Cerca de 0,3% é utilizada para a produção de ventos e das correntes marítimas.

A energia restante é emitida pela Terra sob a forma de radiações térmicas, ou seja, de elevado comprimento de onda.

Camadas internas da Terra

Referências

CNEN

Padre Roberto Landell de Moura – Cientista brasileiro pioneiro na invenção do rádio e telefone sem fio

Por Eduardo Ribeiro
eduribeiro@megabrasil.com.br

Era uma aula até certo ponto despretenciosa de Rádio-jornalismo, com o professor chileno Júlio Zapata.

Vivíamos tempos bicudos (1977 se a memória não me falha) e víamos sombras em tudo e em todos. E com Zapata não era diferente: um chileno no Brasil, em plena ditadura, dando aulas no curso de jornalismo numa faculdade, digamos assim, burguesa, era, no mínimo, muito estranho. Mas como suas aulas situavam-se entre as mais agradáveis e mobilizadoras do curso, passávamos por cima de eventuais desconfianças, com participações sempre marcantes.

Naquela aula Zapata fez uma revelação que deixou a todos atônitos e incrédulos: o rádio não havia sido inventado pelo italiano Guglielmo Marconi, como até os livros de história brasileiros ensinavam, e sim pelo padre e cientista gaúcho Roberto Landell de Moura, em fins do século XIX, aqui mesmo no Brasil, em transmissões feitas (algumas delas) entre a Avenida Paulista e o Morro de Santana.

Ficamos chocados e desconcertados com aquela revelação e mais ainda por ela ter sido feita por um professor estrangeiro, que certamente conhecia mais de nossa história do que qualquer um de nós.

Pela nossa cabeça passou de tudo, inclusive a idéia de ser aquela uma farsa ou uma brincadeira de mau gosto. Como poderia o rádio ter sido inventado no Brasil, por um cientista brasileiro, e ninguém, no próprio País saber disso? Se na época já fossem conhecidas as tais pegadinhas, sem dúvida alguma aquela seria uma delas, para testar nossa capacidade de reação.

Porém o professor Zapata, no curso, deu evidências mais do que suficientes para que todos nós deixássemos de duvidar de suas afirmações e foi além: indignado com o desconhecimento (e desprezo) dos brasileiros com um de seus mais ilustres filhos, lançou na sala de aula um desafio: que o grupo tomasse para si aquela causa resgatando o padre gaúcho para a história. E certamente o fez por dever de ofício, como já devia ter feito inúmeras vezes, em outros ambientes profissionais e acadêmicos, sem muita esperança de que a provocação tivesse algum resultado prático.

E estava certíssimo, a não ser pela presença, entre nós, de um tal Hamilton Almeida, que, à época, chamávamos de Benê, apelido tirado de seu primeiro nome, Benedito.

Hamilton comprou a pauta, foi à luta e decidiu que ela seria a grande reportagem de sua vida. Faz mais de 20 anos que pesquisa a vida e a obra de Roberto Landell de Moura, padre cientista, renegado e perseguido pela Igreja Católica, que esteve à frente de seu tempo, com experimentos que anteciparam algumas das mais importantes invenções do século XX.

Duas décadas depois de ter editado no Brasil os livros “O outro lado das telecomunicações – A saga do Padre Landell” (Editora Sulina) e “Landell de Moura” (Editora Tchê/RBS – coleção Esses Gaúchos), ele foi lançado na Alemanha pela Editora Debras Verlag, da cidade de Konstanz. O nome do livro é “Pater und Wissenschaftler” (Padre e cientista) e o lançamento ocorreu durante um evento para radioamadores realizado nos dias 4 e 5 de dezembro deste ano na cidade de Dortmund. Um segundo e maior lançamento será realizado em junho de 2005, provavelmente com a presença do autor, numa exposição mundial de radioamadores – a Hamradio -, na cidade de Friedrichshafen.

Hamilton precisou ser lançado na Alemanha para ganhar reconhecimento no Brasil. Suas primeiras obras, editadas no Sul, não conseguiram romper a barreira geográfica e desse modo perderam o efeito multiplicador tão necessário para o reconhecimento de um trabalho dessa magnitude.

Mais do que ele, obviamente perdeu o Brasil e, claro, a História, que continuou, por mais este período, ignorando as peripécias de um dos maiores gênios dos séculos XIX e XX.

Isso pode estar agora mudando, graças à edição alemã. Por conta dela, Hamilton ganhou um espaço privilegiado na mídia brasileira e a saga do Padre Landell, pelo visto, começa a ser recontada. Jornais, sites e agências de todo o País abriram espaço para o livro e isso despertou o interesse de dezenas de pesquisadores, cienteistas e professores que procuraram o autor para saber outros detalhes dessa história desconcertante que quase ninguém conhecia.

Está aberto, portanto, o caminho para que novos pesquisadores se debrucem sobre o Padre Landell de Moura e sua obra e, mais do que isso, para que a História do Brasil possa ganhar esse importante reforço, ainda que tardiamente. Se isso ocorrer, logo logo Padre Landell estará sendo ensinado nos cursos básicos e também na Universidade, ganhando, quem sabe, o mundo, como nosso reconhecido Santos Dumont.

Para contar a história do Padre Landell, Hamilton pesquisou durante vários anos em diversas cidades brasileiras. Revirou bibliotecas, entrevistou familiares e pessoas que tiveram algum tipo de envolvimento com Padre Landell ou seus inventos, manuseou jornais e revistas daquele período, checou, enfim, como bom repórter, todas as pistas e evidências que obteve. E fez tudo isso com dinheiro do próprio bolso e nas horas vagas, sem qualquer apoio oficial.

Desconhecido da mídia e do grande público, o trabalho de Hamilton circulava com certa desenvoltura entre radioamadores por razões óbvias. Um desses radioamadores era o editor alemão Heinz Prange, e ele ficou simplesmente fascinado com a história. Nascia, desse modo, em meados do ano 2000, a decisão de publicar uma nova obra de Hamilton sobre o Padre Landell, porém em alemão e na Alemanha. Trata-se, portanto, de uma obra nova, que atualiza e amplia significativamente os dois livros escritos anteriormente.

Nela se descobre que Padre Landell foi precursor não só do rádio, mas também da televisão e do teletipo, entre outras descobertas. E que, apesar da sua genialidade, o padre cientista não recebeu apoio de ninguém, tendo sido, ao contrário, ignorado e perseguido. Quis unir a religião à ciência e acabou acusado de ter pacto com o diabo. Patenteou seus inventos no Brasil e nos Estados Unidos, realizou experimentos e, ainda assim, não foi reconhecido em sua época. No Brasil, chegaram a destruir os seus aparelhos e impedir seus estudos, por considerá-lo uma espécie de bruxo.

Padre Landell também aperfeiçoou o sistema de telegrafia sem fio e transmitiu pela primeira vez no mundo em ondas contínuas, que são superiores às ondas amortecidas utilizadas nos primeiros tempos das radiocomunicações por outros cientistas. Recomendou o emprego das ondas curtas para aumentar as distâncias das transmissões quando elas não eram sequer cogitadas pelos outros cientistas. Para a transmissão de mensagens, ele também se utilizava da luz, o mesmo princípio que aperfeiçoou as comunicações modernas, empregando-se o laser e as fibras ópticas. Numa época em que as telecomunicações eram precárias até mesmo entre cidades vizinhas, ele já acreditava na possibilidade das comunicações interplanetárias. Morreu no anonimato e sua obra até hoje é pouco conhecida. Com o tempo, as suas invenções acabaram sendo reinventadas por outros cientistas, que ficaram com a fama e a glória.

O jornalista Hamilton Almeida, nascido na cidade de Guarulhos (São Paulo), começou sua carreira em revistas técnicas na capital paulista, e em meados dos anos 80 mudou-se para Porto Alegre. Ali trabalhou por vários anos na editoria de Economia do Zero Hora, sendo posteriormente transferido para Buenos Aires, como correspondente. Ficou cerca de oito anos na capital argentina, os últimos pela Gazeta Mercantil Latino-americana. Em 2000, regressou ao Brasil deixando pouco depois o jornal, num dos cortes feitos pela empresa, àquela altura já em crise. Atualmente, ele integra a equipe do Departamento de Análise

Fonte: Site Comunique-se, 22/12/2004

Saiba mais sobre a história de Padre Roberto Landell de Moura acessando :

https://www.sarmento.eng.br/Padre_Roberto_Landell_de_Moura.htm

Patente da invenção do telefone sem fio concedida ao Padre Landell de Moura

Conceito Básico de Radiação Eletromagnética e Ondas

Em primeiro lugar, devemos definir o que são ondas eletromagnéticas e radiação eletromagnética, para chegarmos na particular a faixa de freqüências denominadas de Alta Freqüência.

As ondas eletromagnéticas são uma combinação de um campo elétrico e de um campo magnético que se propagam simultaneamente através do espaço transportando energia. A luz visível por exemplo, cobre apenas uma pequena parte do espectro de radiação eletromagnética possível. O conceito de ondas eletromagnéticas foi postulado por James Clerk Maxwell e confirmado experimentalmente por Heinrich Hertz.

E uma de suas principais aplicações é a transmissão de ondas de rádio, que transportam informação, tal como a voz humana, música, sinais de todos os tipos, como transmissão de fax, imagens, vídeo e tudo aquilo que as ondas de rádio podem transportar.

Por sua vez, o que denominamos de radiação eletromagnética é composta por ondas que se propagam pelo espaço, algumas das quais são percebidas pelo olho humano como luz. A radiação eletromagnética compõe-se de um campo elétrico e um magnético, que oscilam perpendicularmente um ao outro e à direção da propagação de energia. A radiação eletromagnética é classificada de acordo com a freqüência da onda, que em ordem crescente por freqüência da onda são: ondas de rádios, microondas, radiação terahertz (Raios T), radiação infravermelha, luz visível, radiação ultravioleta, Raios-X e Radiação Gama.

Um importante aspecto da natureza das ondas é a freqüência. A freqüência de uma onda é sua taxa de oscilação e é medida em Hertz, a unidade SI (Sistema Internacional) de freqüência, onde um hertz é igual a uma oscilação por segundo. No caso da luz que é uma onda, normalmente tem um espectro de freqüências que somados juntos formam a onda resultante. Diferentes freqüências formam diferentes ângulos de refração.

Uma onda consiste nos sucessivos baixos e altos e a distância entre dois pontos altos ou baixos é chamado de comprimento de onda. Ondas eletromagnéticas variam de acordo com o tamanho, de ondas de tamanhos de prédios a ondas gama pequenas menores que um núcleo de um átomo. A freqüência é inversamente proporcional ao comprimento da onda, de acordo com a equação:

V = f λ

Onde v é a velocidade da onda, f é a freqüência e λ (lambda) é o comprimento da onda. Na passagem de um meio material para o outro, a velocidade da onda muda, mas a freqüência permanece constante

Ondas de Rádio – Alta Freqüência

A região das ondas de rádio estende-se desde alguns hertz até aproximadamente (10)9 Hz (comprimento de onda de muitos quilômetros até mais ou menos 30 cm).

Assim, temos a banda (ou faixa) de Ondas Médias (em inglês MW – Medium Waves), utilizadas para transmissão de emissoras de radiodifusão, o popular “AM” que se inicia em 530 kHz até 1700 kHz.

Já dentro da faixa de VHF (Very High Frequency) especificamente compreendida entre em 88 MHz até 108 MHz estão as emissoras de radiodifusão em FM (Freqüência Modulada). Também dentro da faixa de VHF estão outros sistemas de rádio, como os canais baixos da Televisão indo até a faixa de UHF (Ultra High Frequency) onde estão os canais altos da TV e outros sistemas de rádio.

A faixa de Alta Freqüência compreende o intervalo de 3000 kHz até 30000 kHz, e é conhecida também como Ondas Curtas é de nosso particular interesse.

É na faixa de ondas curtas é que ocorrem as transmissões de radiodifusão regional e internacional, e esta faixa de freqüências, sofre influencia direta do Sol e da hora do dia, em relação a seu alcance e qualidade do sinal.

E em termos gerais, as ondas de rádio sofrem influencia direta das radiações emitidas pelo Sol, que é a estrela principal de nosso sistema Solar, e fornece toda a gama conhecida de radiações eletromagnéticas, luz, Raios X, ultravioleta e etc.

E a interação do Sol com nosso planeta Terra é o responsável em última instancia pelo que podemos utilizar em termos de sinais de rádio, inclusive nos modernos sistemas de satélite de comunicações e até no sistema de posicionamento global GPS.

Ionosfera

A ionosfera é a parte superior da atmosfera, que se estende a partir de aproximadamente 50 km até 2000 km acima da superfície da Terra. A parte que temos interesse em particular para transmissão de sinais eletromagnéticos são os 500 km mais baixos. Na ionosfera, a radiação do Sol (primordialmente Raios-X, ultravioleta e partículas) bombardeia as moléculas de gás e causa a liberação de elétrons deste. Estes são chamados de “elétrons livres” e apresentam carga negativa. As moléculas que perdem elétrons se tornam carregados positivamente O nome dado para moléculas ou átomos carregados é “íons” e estes íons positivos é o que é posteriormente chamado de ionosfera. Os elétrons livres e íons fazem com que a radiação de alta freqüência que está se movendo para cima ser refletida de volta a Terra, um efeito chamado de refração. Esta flexão permite que os sinais viajem de volta até a superfície da terra em alcance de bem acima da linha do horizonte, conferindo a radiação de alta freqüência sua característica única de alcançar longas distâncias. Quando a radiação do Sol não está mais presente durante o período da noite, muitos dos elétrons se aglomeram novamente com os íons, mas alguns permanecem livres ao longo da noite. Um importante parâmetro para a propagação eletromagnética é a quantidade de elétrons livres que estão presentes; isto é denominado de “densidade de elétrons”. Quanto maior a densidade de elétrons, mais radiação de alta freqüência é flexionada à superfície da terra.

Camadas da Ionosfera

Existem três camadas importantes da ionosfera sumarizados na tabela abaixo:

Camada Elevação Aproximada Importância Quando presente
F 140 – 400 km Região principal de “reflexão” Sempre – mais forte durante o dia
E 90 – 140 km Região de “reflexão” de baixa freqüência Sempre – mas muito fraco durante a noite
D 50 – 90 km Principal região de absorção Apenas durante o dia

Camada F

A camada F é a mais significativa da ionosfera e cuja parte central apresenta a maior densidade de elétrons da atmosfera da Terra. Esta é a principal região aonde a radiação de alta freqüência vinda de baixo é refletida de volta. Nós usamos o termo “reflexão” na tabela porque a flexão se parece como uma reflexão. Tecnicamente, este processo de flexão é chamado de refração, mas nós podemos pensar nisso como uma reflexão a partir da camada F. Durante o dia a camada F se separa em duas camadas, chamadas de F1 e F2. A F2 é a mais forte e importante camada.

Camada E

A representação da parte central desta camada contém outro pico ou valor máximo de densidade de elétrons. Entretanto existem poucos elétrons da camada E1 comparada à camada F e, portanto geralmente não é tão importante na flexão de radiação de alta freqüência como é a camada F. Algumas baixas freqüências dentro da faixa de radiação de alta freqüência, particularmente durante o dia, serão “refletidas” por esta camada, a qual, por star mais baixo do que a camada F pode resultar em alcance menor. Esta camada é altamente variável em espaço e tempo. Algumas vezes distúrbios irão causar reflexões anômalas em partes da camada E. Quando isto ocorre se fala que uma camada “Esporádica E” está presente.

Camada D

Esta camada contém alguns elétrons livres e íons, mas também muitas mais moléculas normais (ou neutras significando que não estão carregadas) e átomos. Quando a radiação interage com um elétron faz com que este se mova. Se o elétron corre para uma molécula neutra ou átomo, ele é absorvido assim como é a energia da radiação. Entretanto o efeito primário desta camada é absorver a radiação. Isto é ruim para as transmissões porque quando a radiação é absorvida, o sinal é perdido. Quanto mais baixa a freqüência da transmissão mais elétrons são movidos e mais sujeitos a serem absorvidos. Assim, quanto menor a freqüência mais a camada D absorve a energia da transmissão.

Efeitos diurnos

“Diurno” se refere ao ciclo dia-noite que ocorre durante as 24 horas na Terra. O Sol apresenta um grande efeito nas características da ionosfera. Durante as horas do dia quando se recebe a luz do Sol, a densidade de elétrons nas camadas E e F é aproximadamente 100 vezes maior do que a noite. A camada D desaparece completamente durante a noite.

Ciclo Solar

Adicionalmente as mudanças da radiação solar devido a hora do dia, também existem mudanças na radiação solar devido ao Sol em si. O Sol sofre um ciclo solar de aproximadamente 11 anos de mudanças de radiação. O numero de manchas solares seguem o mesmo ciclo solar de 11 anos, entretanto o ciclo solar é algumas vezes referido como ciclo de manchas solares. Durante o período de máximo solar (mais manchas solares) a ionosfera apresenta maior densidade de elétrons que qualquer outro período.

Sumário dos efeitos do Ciclo Solar e Diurno nas camadas D, E e F

Ambos os efeitos diurnos e o ciclo solar afetam a quantidade de elétrons livres em todas as três camadas da ionosfera. A densidade de elétrons é máxima durante a tarde e durante períodos de máximo solar. As densidades de elétrons também são maiores durante o verão em comparação ao inverno e mais próximo a linha do equador quando comparado aos pólos devido a radiação solar ser mais direta nesta região.

Conclusão

Assim, conforme a faixa de freqüência dentro do intervalo de 3000 kHz a 30000 kHz, conforme o período do dia (ou noite), conforme a estação do ano, e conforme o comportamento do Sol durante o ciclo solar tem grande variação no alcance das ondas de rádio em ondas curtas.

Basicamente, a ionosfera funciona como um grande defletor que faz com que os sinais de rádio emitidos pelas antenas das emissoras viajem até a ionosfera, seja refletido de volta a Terra, e que por sua vez retorna a ionosfera, sendo refletido diversas vezes, alcançando grandes distâncias.

Por outro lado, durante o dia, por exemplo, a ionosfera absorve grande parte da energia das ondas de radio da faixa de ondas médias, e é por isso que estes sinais tem curto alcance durante o dia. Já a noite, quando a ionosfera não sofre os efeitos diretos da radiação do Sol, não há tanta absorção dos sinais de rádio em ondas médias, e assim, os sinais podem viajar por centenas e milhares de quilômetros.

Desta forma, conhecendo como se comporta o Sol, o ciclo solar e seus principais fenômenos e indicadores que hoje são mensurados por sofisticados equipamento desenvolvidos e mantidos por diversos países; conhecendo também como se comporta a Ionosfera e como esta interage com o Sol; conhecendo os aspectos básicos da sazonalidade da Terra, como podemos observar nas diferenças dos sinais de rádio recebidos no verão e no inverno, por exemplo; podemos ter uma visão ampla de como é complexo a natureza que nos cerca, que é quem em última instância, dá a permissão – ou não – para usarmos as ondas de rádio em nossa atual civilização.

Conheça um pouco mais sobre como as ondas de rádio se propagam acessando a página principal:

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