Collegamenti radio su percorsi polari (quinta ed ultima parte)
Analisi scientifica della propagazione alle alte latitudini
Misurazione del campo geomagnetico (K index)
Il campo geomagnetico. può essere misurato con degli strumenti chiamati "magnetometri".
I dati raccolti ogni 3 ore (3-hour interval, K-index) da una rete di magnetometri, danno la situazione delle condizioni geomagnetiche e una misurazione quantitativa del livello di attività geomagnetica, in quanto tale valore varia da 0 a 9.
Esso indica la massima fluttuazione della componente orizzontale del campo magnetico terrestre (livello di induzione elettromagnetica espresso in nT), relativa ad un giorno di quiete geomagnetica, misurata in un intervallo di tempo di 3 ore.
Un elevato valore dell'indice K, significa una maggiore attività aurorale.
L'indice K è necessariamente legato alla specifica locazione geografica dell'osservatorio, quindi per le località dove non sono presenti osservatori è necessario prendere come riferimento il valore della stazione più vicina.
Da una media ponderata degli indici K di una rete di osservatori geomagnetici, viene calcolato l'indice Kp ( indice planetario ufficiale), che indica la situazione globale dell'attività aurorale, ed è disponibile giornalmente nei bollettini pubblicati sul web.
Per un miglior monitoraggio è stato introdotto l'indice A, che si basa su una scala più amplia dell'indice K e che fornisce un valore medio giornaliero dell'attività geomagnetica, poiché è una media di tutti gli indici K della giornata. Il valore dell'indice A, varia da 0 a 400.
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La figura sopra, mostra la posizione del terminatore per i collegamenti effettuati con l'Alaska: la posizione della Grey line è critica per la formazione della ionosfera polare, e dipende dalle stagioni. I periodi migliori sono in linea di massima quelli degli equinozi, quando l'irradiazione delle regioni polari risulta essere omogenea. Inoltre sono riportati gli indici geomagnetici ottimali, per avere la possibilità di propagazione transpolare.
Polar Cap Absorption
Il "polar cap absorption" o "assorbimento della regione polare", avviene dopo un flare di protoni. Il flare di protoni è il più distruttivo e rilascia un'enorme quantità di protoni ad alta energia: queste particelle che penetrano nella nostra atmosfera, sono soggette al campo magnetico terrestre che le accumula nei poli nord e sud magnetici; qui, le particelle formano una corrente ad alta velocità che entra nella ionosfera, e grazie alla loro alta energia, riescono a penetrare anche negli strati più bassi (regione D). Qui entrano in collisione con le molecole già presenti, causando una ionizzazione supplementare che produce un maggiore assorbimento delle onde in transito.
Le comunicazioni sulle lunghe distanze, vengono quindi bloccate da questi eventi nelle regioni polari; l'attenuazione dei segnali è normalmente confinata nelle zone a latitudine elevata, anche se in concomitanza con flares maggiori, si possono verificare degli assorbimenti anomali e quindi dei blackouts propagativi fino anche a 50° di latitudine. I picchi massimi del fenomeno, si hanno subito dopo il flare e sono necessari parecchi giorni prima che la situazione si normalizzi. Questo perchè l'assorbimento anormale della regione D, ha lunga durata. Tale fatto si attribuisce all'aumento della densità delle particelle ionizzabili normali, incrementata dalla presenza di protoni, la cui ionizzazione ha lunga vita, tale da allungare enormemente il tempo di ricombinazione.
Variazioni legate al ciclo solare
La ionosfera polare risente tantissimo delle variazioni legate al ciclo undecennale del Sole, in quanto come abbiamo detto, il ciclo delle stagioni con la presenza o assenza di luce per molti mesi, rende gli strati ionosferici polari estremamente legati all'attività dell'astro. Inoltre le variazioni del numero di macchie e quindi del flusso solare, producono delle differenti condizioni di ionizzazione soprattutto nella regione F, ed è proprio il livello di ionizzazione della regione F che determina la propagazione sulle lunghe distanze nei percorsi polari.
Posizione del terminatore
Un'altra importante considerazione da fare nel caso dei collegamenti trans-polari, riguarda il posizionamento del terminatore, la cui posizione è critica e selettiva. Dalle mie (dell'autore Flavio Egano) osservazioni pratiche, risulta che per avere propagazione possibile sui percorsi polari, almeno una parte del percorso deve trovarsi in oscurita', mentre la parte rimanente deve essere irradiata dal Sole. Infatti dall'analisi degli orari dei vari collegamenti, ci sono possibilità nelle ore del primo mattino oppure nelle prime ore della sera (da noi), quindi in linea di massima nelle prime ore che seguono il tramonto, mentre nella West Coast, dal corrispondente, siamo nelle prime ore dopo l'alba. Quando tutto il percorso è illuminato oppure tutto in oscurità, sembra che i collegamenti non siano possibili. La causa dovrebbe essere un insieme di fattori dovuti alle caratteristiche estremamente dinamiche della ionosfera polare, che è molto sensibile alle variazioni di irradiazione solare. Entrano in gioco correlazioni tra gli assorbimenti introdotti dalla regione D (che dipendono molto dalla posizione del Sole) e il livello di ionizzazione della regione F, oltre alla posizione dell'ovale aurorale, che non è statico ma si muove orientandosi verso la direzione del Sole.
Considerazioni
Le osservazioni pratiche, confermano la teoria che per una buona propagazione alle alte latitudini, il campo geomagnetico deve essere in quiete. I collegamenti verso la West Coast americana e l'Alaska, sono possibili quando l'attività geomagnetica è bassa; la propagazione su percorsi polari dipende molto dall'indice geomagnetico, molto di più che dal flusso solare e dal numero di macchie (solari).
Come regola di carattere generale, se il campo magnetico è in quiete, sono possibili collegamenti transpolari anche con un numero di macchie e di flusso solare relativamente bassi; un campo magnetico calmo, significa anche un basso assorbimento della regione D, che è una delle cause dei blackouts propagativi delle regioni polari. In ogni caso, la previsione della propagazione non è una scienza esatta: lo conferma il fatto che ho realizzato un paio di collegamenti, anche con indice superiore a 20 (A index=21 e 35 si tratta di valori non elevati ma che indicano un campo geomagnetico attivo). Questo perchè non si è ancora ben compreso, come le varie componenti che concorrono alla radiopropagazione, interagiscono tra loro.
Fonte: Analisi scientifica della propagazione alle alte latitudini di Flavio Egano IK3XTV