Collegamenti radio su percorsi polari (prima parte)
Analisi scientifica della propagazione alle alte latitudini
La Ionosfera alle latitudini alte
La Ionosfera, alle alte latitudini presenta delle caratteristiche differenti e particolari dovute al fatto che essa si trova maggiormente esposta alle perturbazioni solari. Le linee di forza del campo magnetico convergono verso i poli, passando orizzontalmente sopra l'equatore magnetico; esse catturano le particelle emesse dal vento solare e le convergono verso i poli, generando alle alte latitudini, delle deboli tempeste secondarie quotidiane, che rendono la ionosfera polare in una condizione di continua agitazione e fortemente dipendente dall'intensità del vento solare e di conseguenza dalla situazione dell'attività solare stessa. All'interno della ionosfera polare, tutti gli strati, ma soprattutto la regione F, essendo lo strato più esterno e quindi il più esposto, presenta situazioni d'estrema dinamicità legate all'andamento di questi fenomeni. L'andamento delle linee di forza, che si chiudono in maniera concentrica sui poli geomagnetici, sono allineate orizzontalmente con l'equatore e quindi proteggono la ionosfera alla basse latitudini, dalle perturbazioni del vento solare.
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L'interazione del vento solare con il campo magnetico terrestre, provoca la Magnetosfera, che per effetto della pressione esercitata dal vento solare, assume la forma tipica della cometa; compressa dal lato illuminato, si allunga per almeno 600 mila chilometri dal lato oscuro. Le particelle cariche del vento, trovano difficoltà ad attraversare le linee di forza del campo, mentre possono scivolare agevolmente lungo esse; proseguono quindi verso la coda da dove, essendo il campo debole, possono finalmente precipitare all'interno, guidate dalle linee di forza, verso i poli. La precipitazione particellare, si arresta nella ionosfera delle alte latitudini, che subisce quindi delle perturbazioni anche quando non avvengono forti eruzioni solari. Queste particelle energetiche, sono elettroni e protoni ad alta energia, che catturati dalle linee di forza, sono accelerati all'interno del campo magnetico verso le regioni polari dove entrano in contatto con l'atmosfera, formando un circolo chiamato "ovale aurorale". Questo circolo è centrato sul polo geomagnetico e si estende per circa 3000 chilometri di diametro nei periodi di quiete geomagnetica. L'ovale aurorale è localizzato tra i 60 e i 70 gradi di latitudine Nord e Sud e si allarga in estensione quando la magnetosfera è disturbata.
Caratteristiche dinamiche della Ionosfera polare
Lo ionosfera polare è una parte della magnetosfera terrestre, ed è influenzata dal livello di dispersione magnetosferica e dalla dinamica del vento solare. I parametri del vento solare, che possono essere considerati come fattori di controllo della ionosfera polare, sono quelli relativi alla pressione dinamica Psw = mnV (dove m è la massa del protone, la n è la densità del vento solare e V è la sua velocità). Recentemente si è scoperto che l'aumento della pressione dinamica del vento solare, causa cambiamenti spaziali significativi alle alte latitudini, a causa della precipitazione di particelle dalla magnetosfera. Il livello di ionizzazione di giorno nella ionosfera polare, si riduce di circa la metà quando la magnetopausa si avvicina alla Terra: esiste quindi un collegamento importante tra la posizione della magnetopausa ed il livello di ionizzazione di giorno nella ionosfera polare. La struttura della ionosfera, non dipende soltanto dalla radiazione ultra-violetta del Sole, ma anche dagli effetti del vento solare e dal campo magnetico della Terra. La maggior parte dell'energia del vento solare che viene trasferita nella magnetosfera e nella ionosfera, è depositata nelle regioni polari: uno dei processi di dispersione di questa energia, è l'aurora.
Fenomeni nella magnetopausa
L'energia e la massa, vengono trasferite dal vento solare al sistema magnetosfera-ionosfera. Gli elementi principali nel processo di trasferimento di energia, si fondono alla magnetopausa. La magnetopausa nel lato illuminato della Terra e le regioni polari, sono come sappiamo molto dinamiche, con fenomeni che possono accadere nel giro di alcuni minuti, così come per l'evoluzione dei segnali radio che possono arrivare e poi sparire in poco tempo, poiché le riflessioni sono regolate da questi eventi. Il rilascio esplosivo di energia nella magnetosfera è chiamato "tempesta magnetosferica", e causa altri fenomeni, come la formazione di una Aurora. Tuttavia, è ancora poco chiaro che cosa avviene all'interno di queste fasce esplosive, della tempesta magnetosferica. Per studiare le varie caratteristiche del fenomeno, quale la forte accelerazione delle particelle, la modulazione, l'aumento di intensità delle correnti ionosferiche e i fenomeni aurorali, vengono eseguite osservazioni complete da terra, per esempio tramite radar HF, macchine fotografiche speciali, fotometri, riometri e magnetometri localizzati nelle zone polari. Inoltre avvengono osservazioni utilizzando degli aerostati (osservazioni del campo elettrico e dei raggi X ), e negli ultimi anni vengono eseguiti continui monitoraggi e studi tramite una rete di satelliti dedicati ad orbita polare.
Tempeste magnetiche
Le tempeste magnetiche, sono le più grandi dispersioni energetiche che avvengono nella magnetosfera della Terra. Il vento solare ad alta velocità e il campo magnetico interplanetario, generano delle grandi forze elettriche, che inducono molte particelle caricate ad alta energia, a penetrare profondamente nella magnetosfera interna. Cause estreme di questo fenomeno, sono per esempio una depressione magnetica alle latitudini equatoriali e fenomeni di Aurora che si spingono anche a latitudini molto più basse del normale.
La ionosfera polare, risponde globalmente alle dispersioni nel vento solare; tuttavia, la risposta è spesso differente fra le due regioni polari (Artide ed Antartide), che possono avere caratteristiche e comportamenti differenti. Le osservazioni simultanee in entrambe le regioni polari quindi, forniscono i dati che confrontati, sono spesso diversi; l'assorbimento e la dispersione di energia nella magnetosfera, risulta essere differente tra i due poli.
Fonte: Analisi scientifica della propagazione alle alte latitudini di Flavio Egano IK3XTV