Le onde radio (che sono una parte dello spettro elettromagnetico e precisamente
quella con frequenza minore) in assenza di “perturbazioni” si propagano
in linea retta, come avviene per la luce. Se fosse sempre così l’unico
modo per trasmettere onde radio a lunga distanza sarebbe utilizzare satelliti
artificiali o ponti radio, “a vista”, cioè fra stazioni in portata
ottica fra di loro. In realtà non sempre è così, principalmente
per due motivi: la rifrazione e la diffrazione (ci sarebbe anche l’effetto
piccolissimo della forza di gravità, ma lo trascuriamo perché
veramente molto piccolo; l’ho citato solo per ricordare la relatività
generale di Einstein che ha predetto questo stupefacente risultato).
E’ esperienza di tutti che la luce non sempre si propaga in linea retta:
in certe condizioni curva; come nel caso in cui passi attraverso materiali
con indici di rifrazione diversi, per esempio dall’aria alla plastica dei
miei occhiali. Per quanto riguarda la diffrazione abbiamo esperienza più
con un altro tipo di onde, cioè quelle sonore: anche se fra noi
e chi ci parla c’è un ostacolo (purché non troppo grosso)
riusciamo ad ascoltarlo. Così onde elettromagnetiche lunghe riescono
ad aggirare ostacoli (come edifici o colline) purché non troppo
grossi rispetto alla “lunghezza” dell’onda. Ma anche in questo modo la
trasmissione avviene su scala locale, poiché le onde elettromagnetiche
non hanno nessun motivo per seguire la curvatura terrestre.
Ma torniamo alla rifrazione, che è la causa della riflessione
nella ionosfera. Un fenomeno molto simile alla riflessione attraverso la
ionofera è il miraggio. Il più comune miraggio è quello
che si ha quando si viaggia d’estate su una distesa d’asfalto o nel deserto:
in lontananza appaiono delle “pozze d’acqua” che scompaiono man mano che
ci avviciniamo.
Cosa accade? Esattamente quello che accade nella ionosfera: vicino
al suolo l’aria è molto più calda ed ha un indice di rifrazione
minore, perciò la luce proveniente dall’alto “curva” dapprima rendendosi
parallela al suolo e poi risale leggermente verso l’alto.
luce da un mezzo più denso
ad uno meno denso (per esempio sott’acqua è quasi impossibile
guardare fuori: la superfice sembra uno specchio) solo che in questo caso
la “transizione” fra i due mezzi (cioè fra i due indici di rifrazione)
è
graduale e non discontinua.
Guardano la figura “sottosopra” si può interpretarla come il
percorso di un’onda elettromagnetica nella ionosfera. Nella transizione
tra la stratosfera e la ionosfera c’è un forte cambiamento di indice
di rifrazione per le onde elettromagnetiche, dovuto al fatto che il gas
ionizzato ha proprietà elettriche ben diverse dai gas non ionizzati.
Così il percorso di un’onda radio che va verso l’alto (e che si
“perderebbe” nello spazio) viene deflesso e riesce a seguire (per più
o meno strada) la curvatura terrestre, ridiscendendo al suolo anche a notevole
distanza. Spesso, in questi casi, a distanze intermedie l’onda non arriva
e curiosamente la stazione si può “ascoltare” solo molto vicino
o molto lontano.
Il fatto che solo certe frequenze (e alcune in maniera più “intensa”)
vengano ricevute a distanza è dovuto al diverso indice di rifrazione
per le differenti frequenze. Infatti
ogni frequenza subisce una deflessione
diversa: come in un prisma ogni colore segue un percorso diverso e
la luce bianca viene scomposta nei colori dell’iride.
Le variazioni del “vento solare” (particelle ionizzate provenienti
dal sole) causano variazioni delle altitudini e densità della ionosfera,
provocando a volte dei problemi di trasmissione.
Per quanto riguarda il troposcattering, a volte detto “diffusione troposferica”
esso è sostanzialmente lo stesso fenomeno della “riflessione” ionosferica,
che si realizza, però negli strati della troposfera. Quindi il
termine “diffusione” (come anche “scattering”) è improprio.
In questo caso la variazione di indice di rifrazione è dovuta al
diverso tenore di umidità nei vari strati dell’aria, e quindi le
condizioni atmosferiche sono una sorgente di disturbi (o di vantaggi).
Ovviamente le frequenze in gioco non è detto che siano le stesse
della “riflessione” ionosferica.
Queste ed altre interessanti questioni sul tema vengono discusse nel
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