Noções de propagação

A propagação de ondas de rádio é a forma com que estas ondas eletromagnéticas percorrem o caminho entre a estação transmissora e a estação receptora. Genericamente, se conseguimos captar bem uma determinada emissora que sabemos que está transmitindo em uma certa freqüência e em certo horário, dizemos que a propagação está “boa” ou “aberta”. Caso não conseguimos captar aquela emissora, dizemos que a propagação está “ruim” ou “fechada”.

As ondas de rádio são ondas eletromagnéticas semelhantes às ondas da luz. A velocidade é a mesma, ou seja, 300.000 km/s podendo se propagar em todos os lugares como no espaço, dentro de residências, na água, etc..

A ionosfera, região situada na atmosfera superior, tem grande efeito sobre as ondas de rádio uma vez que, devido à ação de raios cósmicos e ultravioleta provenientes do Sol, libera íons e elétrons livres em quantidade suficiente para provocar alterações na chamada “propagação” das ondas de rádio.

Acima de 80 km, a ionosfera começa com a camada inferior E que tem uma espessura de aproximadamente 20 km, onde ocorre a reflexão das ondas eletromagnéticas atingindo grandes distâncias. As outras duas camadas são são a F1 que se situa entre 180 e 200 km de altura e a F2 situada entre 280 e 300 km.

A ionosfera tem muitas características. Algumas ondas a penetram e se dirigem para o espaço (como o VHF e UHF), não retornando mais; outras ondas a penetram, mas se encurvam de volta a terra. A capacidade da ionosfera para fazer uma onda de rádio retornar a terra depende de alguns fatores como: ângulo da onda incidente, freqüência de transmissão e da densidade de íons.

As ondas eletromagnéticas podem propagar-se até um ponto distante por qualquer ou por ambas as maneiras seguintes: Onda Terrestre ou pela Onda Ionosférica.

A Onda Terrestre viaja sobre a superfície da terra e é afetada pela presença do terreno. Consiste de uma onda de superfície, uma onda direta e uma onda refletida da terra; as duas últimas produzem uma onda resultante conhecida como onda do espaço.

Onda de superfície é aquela em que recebemos o sinal normalmente transmitido de uma estação de Radiodifusão, na onda normal, ou seja as Ondas Médias. Se propagam diretamente ao solo e terminam sendo absorvidas pela superfície do terreno, mas sofre menos quando se propaga sobre a superfície do mar, possibilitando a sintonia de uma estação em Ondas Médias a vários milhares de quilômetros de distância. As Ondas Diretas e Ondas Refletidas da terra são as ondas recebidas diretamente do transmissor da emissora ao receptor de rádio em linha reta.

As Ondas Ionosféricas possuem um comportamento diferente em relação às terrestres pois normalmente ocorrem pela reflexão ou refração, ou ambas juntas.

Podemos chamar estas ondas de rádio de ondas curtas e como foi explicado a ionosfera, que tem o papel de “encurvar” as ondas de rádio devolvendo-as à terra. Por isso é possível sintonizar emissoras de rádio do outro lado do globo, pela refração e reflexão das ondas de rádio.

O efeito da luz solar durante o dia é responsável por várias mudanças importantes na transmissão por ondas celestes; faz com que a onda retorne à terra perto do ponto de transmissão. Para resolver este problema, as emissoras de rádio procuram usar freqüências altas (pequeno comprimento de onda) para poder cobrir uma certa área a longa distância.

Um fator muito importante que faz faz variar as condições de recepção em Ondas Curtas é o número de manchas solares. As manchas solares são um fenômeno que ocorre na superfície solar a cada 11 anos com um aumento substancial da emissão de luz ultravioleta proporcionando melhor ionização da camada ionosférica terrestre. O ápice do último ciclo ocorreu em 1989 sendo que o próximo ápice ocorrera em meados do ano 2000.

Outros fenômenos solares, sem uma determinada freqüência, podem acarretar mudanças na ionosfera terrestre e conseqüentemente alterações no comportamento da propagação de ondas de rádio. Dentre eles o principal causador de distúrbios na propagação são as explosões solares aonde há uma liberação excessiva de ondas de Raios-X. Quando ocorrem explosões a ionosfera torna-se muito agitada ocasionando o chamado “Fading” nas ondas de rádio.

Como o DX-ista pode saber as condições de propagação de um determinado dia para que se possa fazer uma previsão se será possível sintonizar emissoras distantes em Ondas Curtas ?

O conhecido U.S. National Institute of Standards and Technology, proprietários das estações de sinais horárias WWV (Fort Collins/USA) e WWVH (Kekaha/Hawaii), informa a cada hora, nos minutos 18 (WWV) e 45 (WWVH), três índices que representam as condições ionosféricas para o respectivo horário. Basta anotá-los e, conhecendo seus significados, fazer a previsão da propagação para aquele instante.

Veja um exemplo de transmissão via WWV, Fort Collins:

At tone 16 hours, 18 minutes Co-ordinate Universal Time.

Solar terrestrial conditions for 20 June follow:

Solar Flux 176 and estimated A index 33, repeat, Solar Flux 176 and estimated A index 33.

The Boulder K index at 1500 UTC on 20 June was 4, repeat 4.

Solar terrestrial conditions for the last 24 hours follow:

Solar activity was low, the geomagnetic field was at minor storm to unsettled levels.

The forecast for the next 24 hours follows:

Solar activity will be low to moderate, the geomagnetic field will be mostly active.

As principais informações que podemos extrair das transmissões de boletins de propagação são:

Fluxo Solar (Solar Flux) – Os valores de fluxo solar transmitidos se referem ao dia anterior. Geralmente falando, quanto mais alto o índice de Fluxo Solar, melhores serão as condições de propagação das ondas de rádio. Durante períodos de baixa no ciclo de 11 anos das manchas solares o Fluxo Solar raramente ultrapassa valores de 100 enquanto em períodos de alta (como ocorrido pela última vez em Janeiro de 1989) alcança valores próximos a 300. Teríamos basicamente as seguintes condições de propagação levando-se em consideração o valor de Fluxo Solar:

Em outras palavras, um aumento do Fluxo Solar significa um aumento da MUF (Maximum Usable Frequency, isto é, freqüência Máxima Utilizável, que é a maior freqüência que pode se utilizada para uma comunicação entre dois pontos sem que sua onda seja absorvida pelas camadas ionosféricas).

Em épocas de baixa no ciclo solar pode ocorrer alguns picos de Fluxo Solar; por exemplo, em casos de leitura de Fluxo Solar igual a 100 em épocas de baixa é suficiente para que a propagação muito favorável e se estenda até à faixa de 10 metros (28 MHz).

Índice A estimado (estimated A index) – Não é possível fazer uma boa predição das condições de propagação somente estudando o Fluxo Solar. Os efeitos causados pelas emissões de partículas como elétrons e prótons pelo Sol são percebidos pelo aumento de casos de Fading dos sinais de rádio em Ondas Curtas. O índice A é um número obtido pela média de 8 valores de “Índices a” do dia anterior da transmissão e quanto maior indica mais distúrbios ionosféricos.

Basicamente valores do índice “A” inferiores a 10 indicam uma ionosfera quieta com pouca atividade magnética (tempestade); valores de “A” acima de 30 indicam condições de distúrbios ionosféricos.

Índice Boulder K (Boulder K index) – O índice K é o mais indicado para se conhecer as condições de propagação em um determinado instante pois é medido a cada três horas pelo Observatório do NOAA em Boulder, Colorado/USA. O índice K utiliza um único dígito (de 0 a 9) para expressar a atividade geomagnética na ionosfera.

Temos que, basicamente, índices de K iguais ou menores que 4 indicam condições favoráveis de recepção em Ondas Curtas.

Atividade Solar e Condições de Campo Geomagnético – As estações WWV e WWVH  utilizam os termos : “very low”, “low”, “moderate”, “high” e “very high” para descrever a Atividade Solar, enquanto o Campo Geomagnético é descrito como sendo “quiet”, “unsettled” , “active”, “minor storm”, “;major storm”; e “severe storm”;.

Interpretando os dados

Se o valor do Fluxo Solar fornecido pelas estações WWV e WWVH for alto enquanto os índices A ou K estiverem baixo e o campo geomagnético estiver calmo (quiet), as condições para DX serão muito boas, especialmente se os índices A e K se manterem baixos por dias consecutivos.

Se os índices A e K estiverem em níveis moderados enquanto o Campo Geomagnético estiver perturbado (unsettled) então as condições para DX serão ruins. E ainda, se os índices A ou K forem altos e o Campo Geomagnético estiver “active” (ativo) poderá haver propagação, mas com certeza não será da extremidade norte do planeta pois haverá um fenômeno ocorrendo denominado “auroral conditions” que absorverá todos os sinais eletromagnéticos provenientes daquela região. Este fenômeno conhecido popularmente como “Aurora Boreal” proporciona uma visão espetacular de chuva de elétrons aos habitantes do extremo norte.

Caso os boletins das estações WWV e WWVH informem que os índices A e K estão altos, o Fluxo Solar está baixo e o Campo Geomagnético está perturbado, esqueça o rádio e procure fazer outra atividade pois com certeza será perda de tempo ficar junto ao seu receptor.

Por: Marcelo Toniolo dos Anjos