onda terrestre

La onda terrestre es un modo de propagación de radio que consiste en corrientes que viajan a través de la Tierra . Estas ondas se propagan paralelas y adyacentes a la superficie terrestre, y son capaces de cubrir grandes distancias al difractarse alrededor de la curvatura de la Tierra. Esta radiación también se conoce como onda superficial de Norton , o más propiamente onda terrestre de Norton , porque las ondas terrestres en la propagación de radio no se limitan a la superficie. La onda terrestre contrasta con la propagación en línea de visión, que no requiere un medio, y con la onda ionosférica, que se transmite a través de la ionosfera.

La onda terrestre es importante para las señales de radio por debajo de 30 MHz, pero generalmente es insignificante en frecuencias más altas donde predomina la propagación en línea de visión. La radiodifusión AM y de onda larga , los sistemas de navegación como LORAN , las señales horarias de baja frecuencia , las balizas no direccionales y las comunicaciones HF de corto alcance la utilizan. El alcance depende de la frecuencia y la conductividad del suelo ; las frecuencias más bajas y una mayor conductividad del suelo permiten distancias más largas. ^{[ 1 ]}

Las ondas de radio de baja frecuencia , por debajo de 3  MHz, viajan eficientemente como ondas terrestres. A medida que las pérdidas aumentan con la frecuencia, las transmisiones de alta frecuencia entre 3 y 30  MHz tienen un alcance de onda terrestre más modesto y la onda terrestre es insignificante por encima de 30  MHz. ^{[ 1 ]} La conductividad de la superficie afecta la propagación de las ondas terrestres, con superficies altamente conductoras como el agua de mar que proporcionan la mejor propagación, y el suelo seco y el hielo que presentan el peor rendimiento. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

A medida que aumenta la distancia, las ondas terrestres se propagan según la ley del inverso del cuadrado . La conductividad imperfecta del suelo inclina las ondas hacia adelante, disipando energía en el suelo. ^{[ 3 ]} Las largas longitudes de onda de estas señales permiten que se difracten sobre el horizonte, pero esto produce pérdidas adicionales. La intensidad de la señal tiende a disminuir exponencialmente con la distancia una vez que la curvatura de la Tierra es significativa. Por encima de unos 10 kHz, la refracción atmosférica ayuda a curvar las ondas hacia abajo. ^{[ 1 ]} Solo las ondas polarizadas verticalmente viajan bien; las señales polarizadas horizontalmente se atenúan considerablemente.

Las señales de ondas terrestres son relativamente inmunes al desvanecimiento , pero los cambios en el terreno pueden causar variaciones en la intensidad de la señal. La atenuación sobre tierra es menor en invierno en climas templados y mayor sobre el agua cuando el mar está agitado. Las colinas, las montañas, las zonas urbanas y los bosques pueden crear áreas de intensidad de señal reducida. ^{[ 1 ]} La profundidad de penetración de las ondas terrestres varía, alcanzando decenas de metros a frecuencias medias sobre terreno seco e incluso más a frecuencias más bajas. Por lo tanto, las predicciones de propagación requieren conocer las propiedades eléctricas de las capas del subsuelo, que se miden mejor a partir de la atenuación de las ondas terrestres. ^{[ 1 ]}

La mayoría de las comunicaciones de radio de baja frecuencia se realizan mediante propagación por onda terrestre. La onda terrestre es también el modo principal para frecuencias medias durante el día, cuando no hay onda ionosférica, y puede ser útil en altas frecuencias a corta distancia. Entre sus usos se incluyen señales de navegación, señales horarias de baja frecuencia, radio de onda larga y radio AM. La mayor eficacia de la onda terrestre en frecuencias más bajas proporciona a las estaciones de radio AM una mayor cobertura en el extremo inferior de la banda. El radar de alta frecuencia de largo alcance puede utilizar la onda terrestre a distancias moderadas, pero la onda ionosférica a distancias mayores. Las comunicaciones militares en el rango de frecuencias muy bajas y bajas utilizan la onda terrestre, especialmente para llegar a barcos y submarinos, ya que las ondas terrestres en estas longitudes de onda largas penetran profundamente bajo la superficie del mar. ^{[ 1 ]}

En el desarrollo de la radio , las ondas terrestres se utilizaron ampliamente. Los primeros servicios de radio comerciales y profesionales dependían exclusivamente de ondas largas , bajas frecuencias y propagación por ondas terrestres. Para evitar interferencias con estos servicios, los transmisores de aficionados y experimentales se limitaban a las altas frecuencias (HF), consideradas inútiles debido a su limitado alcance de onda terrestre. Tras el descubrimiento de otros modos de propagación posibles en frecuencias de onda media y corta , se hicieron evidentes las ventajas de las HF para fines comerciales y militares. A partir de entonces, la experimentación de aficionados se limitó a las frecuencias autorizadas dentro de ese rango.

En la década de 1930, Alfred Norton fue el primer autor en describir matemáticamente con precisión las ondas terrestres, derivando una ecuación para la intensidad del campo sobre una Tierra plana. Van der Pol y Bremmer publicaron cálculos para una Tierra esférica entre 1937 y 1939. Trabajos posteriores se centraron en trayectorias con conductividad variable, los efectos del terreno y los objetos sobre el suelo, y la modelización por ordenador. ^{[ 1 ]}

Las ondas medias y cortas se reflejan en la ionosfera durante la noche, fenómeno conocido como onda ionosférica. Durante el día, se forma la capa D inferior de la ionosfera, que absorbe la energía de baja frecuencia. Esto impide que la propagación por onda ionosférica sea muy eficaz en frecuencias medias durante el día. Por la noche, cuando la capa D se disipa, las transmisiones de onda media se propagan mejor por onda ionosférica. Las ondas terrestres no incluyen las ondas ionosféricas ni las troposféricas .

• Onda lateral