LA IONOSFERA, ESA GRAN CAPA DE IONES

Introducción

En la atmósfera, especialmente en las capas altas, existen partículas con carga eléctrica. Estas partículas pueden ser originadas por varias causas: por el efecto de la radiación solar ionizante o de los rayos cósmicos de alta energía que penetran hasta la baja atmósfera; por la desintegración radioactiva de ciertas sustancias presentes en la corteza terrestre; o debido a la separación de cargas eléctricas que tiene lugar en las nubes tormentosas. La región de la atmósfera en la cual se encuentra la mayor cantidad de partículas con carga eléctrica es lo que se conoce como ionosfera, y la podemos encontrar a partir de 60 Km de altura.

Partes de la Ionosfera

. Esta capa de electrones (e iones positivos) que nos rodea, como sucede con otras capas de la atmósfera, no es una capa homogénea. Así, la concentración de los electrones libres aumenta con la altura en la ionosfera. Ésta se puede dividir en cuatro capas, llamadas capas D (60-85 Km), E (85-140 Km), F (140-200 Km) y F prima (200-500 Km), que se corresponden con determinadas irregularidades en el gradiente vertical de concentración. Es en estas capas donde la concentración de las partículas cargadas aumenta de forma más rápida, encontrándose en la capa F prima la máxima concentración.

Cómo la Conocemos

Los primeros indicios de la existencia de la ionosfera los encontramos en el siglo XIX, durante la década de los 80. Ya se había observado entonces la presencia de ciertas variaciones en el campo magnético terrestre, que se podían explicar suponiendo la existencia de una capa de partículas con carga eléctrica. Diversos trabajos desarrollados hacia 1925 confirmaron definitivamente la existencia de la ionosfera.

Su observación se lleva a cabo mediante ionosondas. Éstas se basan en la transmisión de impulsos electromagnéticos y en su recepción. Los impulsos tienen una duración de aproximadamente 1/100.000 segundos y unas frecuencias que oscilan entre 1 y 15 megaherzios, esto es, corresponde a las radiofrecuencias. Dichos impulsos, tras ser reflejados en las distintas capas de la ionosfera, son recibidos de nuevo. La altura de las capas se obtiene a partir del tiempo transcurrido hasta recibir el eco y la densidad de iones en las capas, a partir de la frecuencia de la señal.

El Efecto del Sol

Es un hecho observado que la cantidad de electrones presentes en la ionosfera disminuye en las horas posteriores a la puesta del Sol. Esto es fácil de comprender si tenemos en cuenta que el Sol es el responsable de la radiación electromagnética que nos llega.

Parte de esta radiación, especialmente rayos ultravioletas y rayos X, es empleada por las moléculas de la alta atmósfera para ionizarse; esto es, pasan de ser moléculas eléctricamente neutras a ser iones positivos y negativos. Este proceso de fotoionización hace posible la vida en la Tierra, ya que nos protege de una radiación demasiado energética. Así, con la ausencia de radiación solar, la capa D desaparece virtualmente, mientras que el resto de capas sufren una disminución de su densidad, pero sin llegar a desaparecer totalmente.

Este hecho tiene una consecuencia notable: la capa D resulta ser muy absorbente para las radioondas, de modo que, por la noche, al no existir esta capa, las ondas de radio transmitidas por las emisoras en la tierra no encuentran ningún tipo de "obstáculo", por lo que "rebotan" en las capas más externas, que actúan como una verdadera barrera para la transmisión de esta radiación. Esta es la razón por la cual de noche podemos escuchar emisoras muy lejanas que durante el día son muy difíciles de sintonizar.

La razón por la que ciertas ondas rebotan en unas capas y en otras son absorbidas la encontramos en el hecho de que la ionosfera se comporta como un plasma. Básicamente, un plasma es un gas ionizado con un número suficientemente grande de partículas cargadas, de modo que es capaz de blindarse electrostáticamente en una distancia pequeña, esto es, puede apantallar el campo eléctrico, impidiendo su paso.

Una característica importante de los plasmas es que las partículas que lo componen pueden oscilar de la misma manera que oscila una masa colgada de un muelle. Esta oscilación, que depende de la concentración de iones y de su masa, está caracterizada por una determinada frecuencia, que se llama frecuencia de plasma. Así, encontramos que si queremos propagar a través de la ionosfera una onda de radio, solamente puede atravesarla si su frecuencia es mayor que la frecuencia del plasma. Si es menor, la onda se refleja. Por lo tanto, si queremos enviar señales a un satélite, tendremos que utilizar frecuencias relativamente altas, mientras que si queremos comunicarnos con una estación de radio que se encuentre bastante lejos, necesitaremos utilizar frecuencias más bajas que la de plasma, para que las ondas puedan reflejarse en la ionosfera y volver a la tierra.

Autor: Gema Mónica Heras Hitos. Publicado el 7 de mayo de 2000.