Re: ARLA/CLUSTER: Reflexão na ionosfera

[GUY CALDAS]

CARO COLEGA AGRADECIA QUE POR ENQUANTO NAO ME ENVIE MAIS E-MAILS DADO QUE
ESTOU COM PROBLEMAS NO SERVIDOR
73 E OBRIGADO



Em 24/11/06, Roland Gonçalves Gomes <Roland.Goncalves  oni.pt> escreveu:
>
>  Boa tarde
>
> Junto envio alguns conceitos sobre o fenómeno da Reflexão na ionosfera
>
>
>
>
> Reflexão ionosférica
>
>  <http://br.geocities.com/muf_maxima_frequencia_utilizavel/>
> Além de se ter noções da ionosfera e sua estrutura, há que saber o que é a
> reflexão.
>
> A reflexão
>
> Em física o fenômeno da reflexão consiste na mudança da direção de
> propagação da energia, ou retorno da energia incidente em direção à região
> de onde ela é oriunda, após entrar em contato com uma camada refletora. Esta
> pode ser uma superfície, ou a região fronteiriça de duas ou mais camadas
> gasosas ou líquidas cujas densidades são diferentes. A energia pode tanto
> estar manifestada na forma de ondas como transmitida através de partículas.
> Por isso, a reflexão é um fenômeno que pode se dar por um caráter
> eletromagnético, óptico ou sonoro.
>
> Som.
>
> Quando se emite algum tipo de onda sonora, havendo um obstáculo em seu
> caminho, estas vão refletir e retornarn na direção oposta à sua direção de
> propagação. A impressão que se tem é a repetição do som, ou o eco.
>
> Luz.
>
> Ao emitirmos uma onda de luz de uma fonte em direção a um objeto qualquer,
> observamos a sua reflexão através das cores deste, logo, não vemos a
> totalidade da luz emitida, mas somente parte desta. Isto se deve às
> reflexãoes de determinados comprimentos de ondas da luz incidente sobre eles
> serem absorvidos apenas parcialmente, pois, quando olhamos para um objeto
> opaco, registraremos somente a parcela não absorvida da luz que chegou.
>
> Desta forma, se tivermos um objeto banhado por determinados comprimentos
> de onda de luz, este adquirirá diferentes colorações, dependendo da luz que
> chega a si. Desta forma, sendo o modelo de cor azul, recebendo luz
> policromática (branca), este ficará azul, porém, ao receber luz
> monocromática amarela, sua coloração tenderá ao verde. Sendo o objeto
> vermelho, e recebendo sobre si a luz monocromática verde, a cor enxergada
> pelos nossos olhos será a negra . Esta ocorrência é devido fato que somente
> os comprimentos de ondas correspondentes ao vermelho serão refletidos pelo
> objeto, sendo os demais absorvidos. Uma vez que a cor verde está inserida na
> faixa espectral absorvida, não existirá reflexão de luz ficando negra aos
> nossos olhos. Isto é, houve a absorção total da luz vermelha pelo objeto.
> Portanto está assim definido o fenômeno da reflexão e seu concomitante
> absorção. Isto é importante para que possamos entender o porquê determinados
> comprimentos de ondas são absorvidos nas camadas altas da ionosfera.
>
> Qualquer onda de luz incidindo numa superfície polida não será absorvida e
> refletirá no mesmo ângulo de incidência. Todos os tipos de ondas se
> comportam segundo a regra da reflexão, desde ondas mecânicas numa corda,
> ondas de uma pedra atirada nas águas de um lago tranqüilo, a luz, o som e as
> ondas de rádio.
>
> Desta forma podemos nos perguntar porque as ondas de rádio refletem na
> alta atmosfera, pois não é sólida nem muito menos polida.
>
> Na própria luz visível temos alguns fenômenos bastante interessantes cá no
> solo. Por esxemplo, em dias de sol forte, ao observarmos o chão, notamos que
> olhando-o tangencialmente, uma espécie de ''miragem'' se forma. Isto ocorre
> porque existe uma camada de ar quente bem próximo ao chão, tendo esta uma
> densidade diferente da imediatamente acima, mais fria. Ao incidir um raio de
> luz em ângulo razante, devidas diferenças de densidades, ocorre a reflexão
> total. Desta forma, enxergamos uma imagem distorcida causada pela
> descontinuidade da camada de ar, aquela é a reflexão dos raios de luz de
> algum objeto no horizonte, cujas linhas luminosas estão em ângulo bastante
> aberto e tangencial em relação ao solo. Se agora molharmos o solo (podendo
> ser o asfalto, por exemplo), notaremos que haverá uma mudança brusca na
> reflexão. Isto ocorre porque estando seco o solo, a luz é difundida para
> todas as direções (reflexão difusa), tendo o asfalto muitas saliencias e
> reentrâncias, estas refletem a luz de maneiras diferentes, variando assim em
> diversos ângulos. Molhado o solo, se forma uma película úmida em si, este
> ''filme'' provoca a reflexão direcionada chamada também de especular,
> melhorando assim a reflexão dando a impressão visual de um tom escurecido.
>
> Difusão da energia eletromagnética na ionosfera (RF)
>
> Assim, a radiofreqüência se comporta de maneira similar na ionosfera. As
> variações que se dão por diferença de densidade do ar, no caso da luz, já no
> caso de frentes de ondas eletromagnéticas, serão por densidade eletrônica,
> ou iônica. Portanto, a propagação das ondas eletromagnéticas inseridas no
> meio plasmático ionosférico, se comporta analogamente como as ondas sônicas
> dentro de fluídos de diferentes densidades, ou mesmo de forma similar à
> propagação de raios luminosos dentro de um líquido, a exemplo de um aquário,
> onde para quem olha de baixo para cima, muitas vezes vê a própria imagem
> refletida sem enxergar o lado de fora, dependendo do ângulo de observação.
>
> As ondas eletromagnéticas, assim como as ondas sônicas e luminosas, se
> comportam ora refletindo, ora refratando, ora sem oferecer resistência
> alguma no meio onde se propagam. Seu comportamento deverá variar conforme a
> variação das condições físicas. Num plasma com ''n'' colisões por segundo de
> partículas, entre estas: íons; átomos; moléculas; elétrons; etc, os
> movimentos termo-eletrônicos têm características ora fluidas, ora sólidas,
> ora gasosas, e ao mesmo tempo ressonam nos mais diferentes comprimentos de
> onda.
>
> Esta ressonância é a responsável pela absorção de determinados
> comprimentos de ondas, a exemplo da luz verde em objeto vermelho.
>
> A ionosfera, dependendo da insolação, nas bandas de Raio-X e luz
> ultra-violeta, separa-se em camadas e ressona em diversos comprimentos de
> ondas. Isso ocorre devida absorção energética de seus componentes. No plasma
> ionosférico encontramos condutividade iônica e permessividade
> eletromagnética , isto é, em alguns momentos parece se comportar como um
> condutor elétrico ou placa metálica, em outros pode se comportar como um
> condutor sintonizado em determinadas freqüências podendo refletir ou
> refratar determinados comprimentos de onda praticamente sem perdas, ou em
> outros momentos absorver outros comprimentos de onda inutilizando totalmente
> a propagação destas conforme o exemplo ilustrado mais no início do artigo,
> onde me referi ao objeto vermelho que recebe sobre si a luz verde.
>
> Durante o dia, na ionosfera, acontece o aparecimento de camadas segundo a
> ionização, destas a ''D'' que é a mais próxima ao solo e a menos energética,
> mas a que ressona nos maiores comprimentos de ondas.
>
> A camada D fica situada entre os 50 e 80 km de altitude. Não reflete
> radiofreqüência e é a responsável pela maior quantidade de absorção de
> energia eletromagnética, justamente devida absorção nos comprimentos de onda
> longos.
>
> O aparecimento da camada D é ao amanhecer, indo acumulando energia por
> absorção até o pôr do sol, permanecendo até após o anoitecer. Atinge o pico
> de ionização ao final da tarde, porém de todas as camadas ionosféricas é a
> que menos refrata e praticamente não reflete os sinais de rádio que passam
> por si.
>
> As freqüências mais afetadas pela absorção desta camada estão situadas
> abaixo dos 10 Mhz, portanto, quando está muito ionizada pode causar o
> fechamento de propagação nos comprimentos de onda de 40m durante o dia.
>
> Acima da camada D, está a camada E, esta se localiza embaixo das camadas
> F1 e F2 (durante o dia), sua altitude média é entre os 80 e os 100-140 km.
>
>
> <http://br.geocities.com/atmosfera_ionosfera/NasaIonosphereSchema_py5aal.jpg>
>
> Semelhante à camada D, durante o dia se forma e se mantém. Durante a noite
> se dissipa. Em algumas ocasiões, dependendo das condições de vento solar e
> energia absorvida durante o dia, a camada E pode permanecer esporadicamente,
> quando isto ocorre é chamada de camada ''E Esporádica''.
>
> Esta camada tem a particularidade de ficar mais ativa quanto mais
> perpendiculares são os raios solares que incidem sobre si, e é muito
> reflexiva. A camada F1 está acima da camada E e abaixo da camada F2 ~100-140
> até ~200 Km.
>
> Existe durante os horários diurnos, acompanhando o comportamento da camada
> E, podendo esporadicamente estar presente à noite. Serve de refletora em
> determinadas freqüências, esta reflexão varia conforme a espessura que
> adquire ao receber energia solar. Normalmente a radiofreqüência incidente
> que atravessa a camada E, atravessa a F1, porém muitas vezes refrata. Ao
> fazê-lo altera seu ângulo de incidência sobre a camada F2, refletindo nesta.
>
>
> <http://br.geocities.com/atmosfera_ionosfera/Refracao_ionosfera_py5aal_Lei_de_Snell.gif>
>
> De acordo com o gráfico acima, nota-se que à medida em que se sobe nas
> camadas ionosféricas o ângulo de refração se altera, formando um gráfico
> curvilíneo, exceção à regra é somente a camada D, pois as demais refletem e
> refratam as diversas freqüências incidentes, enquanto a mais baixa devida
> ressonância iônica apenas absorve energia.
>
> Acima da camada ''E'', excepcionalmente a ''E esporádica'', se encontram
> as camadas F1 e F2. A camada F1 e a camada F2, são resultantes da camada F
> que se separa durante o dia devida ionização (Observar o gráfico ao lado).
>
> Durante o dia, a camada F1 é coadjuvante da reflexão de rádio, pois a
> maior parte desta se dá na camada F2. É importante frizar que nas camadas E
> e F1 também ocorre a absorção de Rf, porém não tão severa quanto sua
> ocorrência na camada D. Algumas vezes a absorção e refração nas camadas pode
> ocasionar um fenômeno interessante e comum, é a monopropagação, isto é, a
> propagação de determinada comunicação somente num sentido. (Ver gráfico
> embaixo)
>
>  É na camada F2 onde se dá a principal reflexão ionosférica. Isto ocorre
> devidas alterações nas angulações da propagação do feixe eletromagnético
> incidente , pois à medida em que a RF vai sendo refratada, vai mudando o
> ângulo de incidência, o que de certa forma facilita a reflexão nas camadas
> superiores.
>
> É por este motivo que a principal camada visada pelos projetistas de
> antena s é a F2 que é utilizada para as comunicações em altas freqüências à
> longa distância.
>
> A sua altitude varia conforme a hora do dia, época do ano, condições de
> vento e ciclo solares. A propagação e reflexão obedecem a diversas
> variáveis, sendo o ciclo solar o principal interferente nas condições de
> propagação via ionosfera.
>
> O aparecimento da camada F2 se dá ao nascer do Sol, quando a camada F se
> desmembra em F1 e F2. A reflexão nesta camada pode gerar o aparecimento do
> fenômeno raro da dutificação da radiofreqüência, ocasionando contatos à
> dezenas de milhares de quilômetros e ecos ionosféricos.A camada F2 é a
> mais alta das camadas ionosfericas, está entre os 200 e 400km de altitude.
> Quando se tem uma antena Yagi apontada diretamente para cima ocorre um
> fenômeno interessante na camada F2, que é o espalhamento da RF e o
> surgimento do ´´audio de catedral'', isto é, uma espécie de eco que
> acompanha à transmissão de rádio executada.
>
>
>
> .
>
> .Leis da reflexão
>
> A reflexão pode ser explicada totalmente com base em leis,de cunho geral.
> Para enuncia-las, é preciso antes definir alguns conceitos.
>
> *O fenômeno da reflexão ocorre quando os raios que incidem sobre um objeto
> voltam para o meio no qual ocorreu a incidência
>
> *Normal é a semi-reta que se origina a partir da superfície refletora,
> situando-se perpendicularmente a esta.
>
> *Ângulo de incidência é o ângulo cuja direção de deslocamento da energia
> faz com a normal .
>
> *Ângulo de reflexão é o ângulo cuja direção da energia refletida faz com a
> normal .
>
> Leis da reflexão:
>
> *A direção da energia incidente, a normal e a direção da energia emergente
> pertencem a um único plano.
>
> *O ângulo de incidência tem valor igual ao valor do ângulo de reflexão.
>
> A reflexão difere da refração porque nesta segunda, há desvio da energia
> para meio diverso do meio de onde se originou.
>
> Quando estamos diante de uma superfície refletora, um espelho, por
> exemplo, enxergamos a nossa figura devida reflexão, aliás, tudo o que
> enxergamos é resultado da reflexão da luz nos objetos. É um fenômeno tanto
> da física ondulatória como na física de corpos materiais. O primeiro a
> formular uma explicaçao para a reflexão (especificamente, a da luz) foi
> Heron de Alexandria. Utilizando-se do princípio aristotélico que diz que a
> natureza nada faz de modo mais difícil, argumentou que a luz percorre o
> menor caminho entre dois pontos quaisquer. Ora, se a luz é obrigada a se
> desviar durante o percurso, ainda assim percorre o menor caminho entre a
> fonte e o alvo. A esse princípio de óptica geométrica damos o nome de
> princípio de Heron.Fermat enunciou um princípio semelhante que assinalava
> que o tempo era mínimo e não a distância percorrida. Esse princípio é
> conhecido como princípio de Fermat.
>
> Reflexão
>
> Exemplo de reflexão especular: Note na fotografia embaixo, que a imagem se
> repete na água, isto é resultante da reflexão especular.
>
> .
>
> .Reflexão especular: Quando os raios incidentes atingem uma superfície
> lisa.
>
> A reflexão especular.
>
> Quando estamos diante dum espelho, observamos que, se não ficarmos em
> determinada posição, não enxergaremos nossa imagem. Isso ocorre devido fato
> dos raios que são refletidos numa só direção, pois , propagam-se
> paralelamente. Essa reflexão ocorre nas superfícies polidas, a exemplo de
> espelhos, metais, água parada, etc, é denominada reflexão especular.
>
> .
>
> Na figura embaixo, vê-se que os raios de luz incidente em superfície
> corrugada se propagam em diversas direções, esta é a difusão da energia
> eletromagnética (LUZ) em todas direções..
>
> A reflexão difusa
>
> Quando enxergamos um objeto qualquer, uma esfera, por exemplo, ou mesmo
> uma pessoa, de qualquer ângulo que observarmos este objeto, vamos
> enxergá-lo, desde que banahado de luz. Isso ocorre porque os raios ou a luz
> está sendo refletida em todas as direções. Esse tipo de reflexão sempre vai
> ocorrer nas superfícies irregulares microscopicamente, difundindo o feixe
> luminoso em diversas direções, por este motivo é denominada reflexão difusa.
>
> <=Na figura ao lado, vê-se a ionização da ionosfera, esta foto foi tirada
> do ônibus espacial. Observe que ao lado esquerdo da imagem se encontra um
> esquema da estrutura atmosférica.
>
> Sabe-se que o plasma ionosférico não é líquido, nem sólido, tampouco
> gasoso, podendo se comportar das três formas separadamente ou
> concomitantemente. Seu comportamento é difícil de determinar com
> antecedência, por isso as previsões de condições de propagação de
> radiofreqüência são tão complexas e se baseiam em estatísticas históricas.
>
> .
>
> .Em cima, camadas da atmosfera segundo a distribuição molecular e iônica
>
> .Embaixo, o comportamento da ionosfera durante o dia
>
> .
>
> Embaixo:Divisão em camadas segundo concentração iônica, variando conforme
> a hora do dia.
>
> .<http://br.geocities.com/reflexao_ionosferica/Atmosfera_ionosfera_py5aal_angelo_leithold.jpg>
>
> .Em cima a atmosfera e suas camadas
>
>
> Cordiais cumprimentos  ---- CT2JHU
>
>
>
> *Roland Gomes*
>
> Gestor de Projectos/Consultor
>
> *OniTelecom/Infra-estruturas Cliente e Gestão de Projecto*
>
> **
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>
>
>
> _______________________________________________
> CLUSTER mailing list
> CLUSTER  radio-amador.net
> http://radio-amador.net/cgi-bin/mailman/listinfo/cluster
>
>
>