Capa Kennelly-Heaviside

La capa de Heaviside , ^{[ 1 ] [ 2 ]} a veces llamada capa de Kennelly-Heaviside , ^{[ 3 ] [ 4 ]} nombrada en honor a Arthur E. Kennelly y Oliver Heaviside , es una capa de gas ionizado que se encuentra aproximadamente entre 90 y 150 km (56 y 93 mi) sobre el suelo , una de las varias capas de la ionosfera terrestre . También se la conoce como la región E. Refleja las ondas de radio de frecuencia media . Debido a esta capa reflectante, las ondas de radio irradiadas al cielo pueden regresar a la Tierra más allá del horizonte . Esta técnica de propagación de " onda ionosférica " ​​o "salto" se ha utilizado desde la década de 1920 para la comunicación por radio a largas distancias, incluso transcontinentales.  

La propagación se ve afectada por la hora del día. Durante el día, la radiación solar presiona esta capa más cerca de la Tierra, limitando así la distancia a la que puede reflejar las ondas de radio. Por el contrario, en el lado nocturno ( a sotavento ) de la Tierra, el viento solar arrastra la ionosfera más lejos, aumentando así considerablemente el alcance que las ondas de radio pueden recorrer por reflexión. La magnitud de este efecto también está influenciada por la estación del año y la cantidad de actividad de manchas solares . ^{[ 5 ] [ 6 ]}

La existencia de una capa reflectante fue predicha en 1902 de forma independiente y casi simultánea por el ingeniero eléctrico estadounidense Arthur Edwin Kennelly (1861-1939) ^{[ 7 ]} y el polímata británico Oliver Heaviside (1850-1925), como explicación de la propagación de ondas de radio más allá del horizonte observada por Guglielmo Marconi en 1901. Sin embargo, no fue hasta 1924 que el científico británico Edward V. Appleton demostró su existencia , ^{[ 8 ]} por lo que recibió el Premio Nobel de Física de 1947. ^{[ 9 ]}

Los físicos se resistieron a la idea de la capa reflectante por una razón fundamental: requeriría reflexión interna total , lo que a su vez implicaría que la velocidad de la luz en la ionosfera fuera mayor que en la atmósfera inferior. Dado que esta última velocidad es esencialmente la misma que la de la luz en el vacío ( c ), los científicos se resistían a creer que la velocidad en la ionosfera pudiera ser mayor. Sin embargo, Marconi había recibido señales en Terranova que se transmitían en Inglaterra, por lo que era evidente que debía existir algún mecanismo que permitiera que la transmisión llegara tan lejos. La paradoja se resolvió con el descubrimiento de que existían dos velocidades de la luz: la velocidad de fase y la velocidad de grupo . La velocidad de fase puede ser mayor que c , pero la velocidad de grupo, al ser capaz de transmitir información, no puede, por la relatividad especial , ser mayor que c . La velocidad de fase de las ondas de radio en la ionosfera es, en efecto, mayor que c , lo que posibilita la reflexión interna total y, por lo tanto, la ionosfera puede reflejar las ondas de radio. La media geométrica de la velocidad de fase y la velocidad de grupo no puede exceder c , por lo que cuando la velocidad de fase supera c , la velocidad de grupo debe ser inferior a ella.

En 1925, los estadounidenses Gregory Breit y Merle A. Tuve cartografiaron por primera vez las variaciones de altitud de la capa de Heaviside. El modelo estándar de la UIT sobre la absorción y reflexión de ondas de radio por la capa de Heaviside fue desarrollado por el físico británico de la ionosfera Louis Muggleton ^{[ 10 ]} en la década de 1970.

Alrededor de 1910, William Eccles propuso el nombre de "Capa de Heaviside" para la capa reflectante de ondas de radio en la atmósfera superior, ^{[ 1 ]} y el nombre ha sido posteriormente ampliamente adoptado. ^{[ 2 ]} El nombre de capa de Kennelly-Heaviside fue propuesto en 1925 para reconocer el trabajo de Kennelly, ^{[ 3 ] [ 7 ]} que precedió a la propuesta de Heaviside por varios meses.

• Cinturón de Van Allen