{"id":683,"date":"2004-04-06T00:00:00","date_gmt":"2004-04-05T22:00:00","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"683","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/683\/","title":{"rendered":"Perch\u00e9 le onde corte vengono riflesse dalla ionosfera e non quelle lunghe che hanno “meno forza”, cio\u00e8 frequenza pi\u00f9 bassa? E perch\u00e9 solo la ionosfera riflette?"},"content":{"rendered":"

<\/p>\n

La riflessione ionosferica ha rivestito nelle telecomunicazioni un
\nruolo particolarmente importante, soprattutto prima dell’avvento delle
\ncomunicazioni satellitari: era infatti questo l’unico modo per poter
\neffettuare comunicazioni a grande distanza su mezzi mobili, in particolare marittimi.
\nPer\u00f2 avviene il contrario di quanto affermato nella domanda: la
\nriflessione interessa le lunghezze d’onda maggiori e cessa al diminuire
\ndella lunghezza d’onda, in pratica al di sotto dei 10\u00a0m.
\n<\/font><\/p>\n

\nLa riflessione di un’onda elettromagnetica si presenta nel caso in cui
\nquesta passi da un mezzo con determinate caratteristiche
\nelettromagnetiche1<\/sup><\/a><\/p>\n

a uno con caratteristiche differenti,
\n<\/font><\/p>\n

\nDalla breve prefazione si capisce che l’onda elettromagnetica mentre si
\npropaga nella ionosfera pu\u00f2 trovare delle discontinuit\u00e0, vediamo da cosa
\nsono provocate.
\n<\/font><\/p>\n

\nCome sappiamo l’atmosfera \u00e8 una miscela di gas (ossigeno, azoto,
\nidrogeno etc.), complessivamente (elettricamente) neutra, quando questa
\nviene illuminata dalla luce solare, l’atmosfera si comporta da filtro,
\nassorbendo la componente ultravioletta; l’energia acquisita dalla
\nradiazione solare fa s\u00ec che uno o pi\u00f9 elettroni delle particelle che
\ncompongono l’atmosfera si distacchino, venendosi “formare” coppie
\nelettroni liberi e ioni positivi in possesso di una certa energia
\ncinetica, questa situazione di gas ionizzato viene chiamata plasma,
\ncaratterizzata da una certa conducibilit\u00e0 dipendente dalla ionizzazione.
\n<\/font><\/p>\n

\nDurante il loro cammino un elettrone trover\u00e0 (prima o poi) uno ione,
\ne questi si ricombineranno, il tempo medio tra la formazione di una
\ncoppia elettrone ione \u00e8 chiamato tempo medio di vita della coppia.
\n\u00c8 abbastanza intuitivo che all’aumentare della densit\u00e0 del gas (quota
\npi\u00f9 bassa) la probabilit\u00e0 che una coppia si ricombini \u00e8 pi\u00f9 alta, si
\nha quindi un abbassamento del tempo di vita, che a quote molto basse \u00e8
\npraticamente nullo; a quote molto alte si verifica invece che il tempo
\ndi vita medio aumenti, ma la densit\u00e0 di ioni \u00e8 talmente bassa da non
\navere praticamente effetti sull’onda elettromagnetica e da poter essere
\nparagonabile al vuoto; \u00e8 per questo motivo che la riflessione si presenta
\nprincipalmente negli strati ionosferici e non negli altri.
\n<\/font><\/p>\n

\nDa un punto di vista intuitivo possiamo pensare al plasma ionosferico come
\nad una nuvola di cariche elettriche: quando un campo elettromagnetico
\nincide sullo strato di plasma, ci sar\u00e0 un movimento di cariche, data la
\ndifferenza di massa tra ioni ed elettroni si pu\u00f2 pensare che gli unici
\na muoversi siano gli elettroni, si avranno quindi diverse contrazioni
\nelettroni ioni e la conseguente formazione di un campo elettromagnetico
\nopposto a quello incidente, con la conseguenza che all’interno del plasma
\nil campo sar\u00e0 nullo, mentre si former\u00e0 un’onda riflessa all’interfaccia
\ndove il campo ha inciso.
\n<\/font><\/p>\n

\nSe le varizioni del campo avvengono troppo rapidamente, a causa della
\nloro massa (anche se piccola) neanche gli elettroni riescono a seguire le
\nvariazioni del campo e rimangono praticamente fermi, ed in questo caso,
\nnon formandosi il campo opposto a quello incidente, si ha la trasmissione
\ndell’onda attraverso il plasma e non si forma nessuna onda riflessa.
\n<\/font><\/p>\n

\nL’analisi rigorosa \u00e8 tutt’altro che semplice; \u00e8 richiesto infatti
\nl’utilizzo congiunto delle equazioni Maxwell e delle equazioni cinetiche
\nper la descrizione dell’interazione tra campo elettromagnetico e le
\nparticelle del plasma, nelle quali non agiscono solo forze note come quelle
\ndei campi, ma anche altre casuali come collisioni tra particelle, si
\navrebbe a che fare allora con variabili di tipo aleatorio. Facendo ipotesi
\ndi plasma freddo senza collisioni (trascurando le perdite) e lavorando con
\nle medie delle grandezze, consideriamo il sistema di eq. differenziali
\ndi Maxwell sotto, con v<\/b> velocit\u00e0 media delle particelle, N<\/b>
\nnumero
\nmedio di particelle per unit\u00e0 di volume, m<\/b> massa delle particelle.
\n<\/font><\/p>\n<\/p>\n

\n\"\"\/
\n<\/font><\/p><\/blockquote>\n

\nIl sistema sopra descrive l’interazione tra campo elettromagnetico e
\nplasma (considerato come gas di elettroni), dove la penultima equazione
\ndescrive la legge di Newton della dinamica, la densit\u00e0 di forza
\ndi Lorenz, l’ultima equazione esprime la conservazione della carica,
\nconsiderando le prime tre equazioni nel dominio della frequenza si ha:
\n<\/font><\/p>\n<\/p>\n

\n\"\"\/
\n<\/font><\/p><\/blockquote>\n

\ndove si \u00e8 posto:
\n<\/font><\/p>\n<\/p>\n

\n\"\"\/
\n<\/font><\/p><\/blockquote>\n

\ndove ωp<\/sub><\/b> \u00e8 la pulsazione libera di plasma, frequenza sotto
\nla quale non dovrebbe essere possibile riuscire a far propagare l’onda
\nelettromagnetica attraverso il plasma, si ha quindi che tutti i segnali
\na frequenza minore di quella libera di plasma vengono riflessi.<\/p>\n

<\/font><\/p>\n<\/p>\n\n

1.<\/a>
\nTali caratteristiche sono principalmente la velocit\u00e0 di propagazione
\ndell’onda nel mezzo e la conducibilit\u00e0 dello stesso, e sono
\n“riassunte” nella permittivit\u00e0 dielettrica (funzione della frequenza)
\ne permeabilit\u00e0 magnetica.<\/p>\n

<\/font><\/p>\n

\u00a0 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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