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O que é a ionosfera e por que ela interessa para as telecomunicações?

A ionosfera é uma camada da alta atmosfera terrestre que está na faixa dos 80 a 600 quilômetros acima da superfície do planeta. Esse intervalo corresponde a toda a termosfera e também uma porção da mesosfera, abaixo dela.

Nesta parte da atmosfera, as moléculas e átomos presentes estão sujeitas à radiação ultravioleta extrema — ondas na faixa de 10 a 120 nanômetros, enquanto o ultravioleta-A, que chega até nós, está entre 315 e 400 nanômetros — e aos raios-X provenientes do Sol. Esta radiação é altamente ionizante, ou seja, possui energia o bastante para remover elétrons de um átomo.

É na ionosfera que se dá a formação de auroras (Imagem: den-belitsky/Envato)
É na ionosfera que se dá a formação de auroras (Imagem: den-belitsky/Envato)

Sendo assim, esta camada possui uma alta densidade de íons e elétrons em circulação, o que afeta a propagação de ondas de rádio e sinais de satélites.

Características da ionosfera

A ionosfera possui três regiões distintas, chamadas de D (até os 95 quilômetros de altitude), a E (entre 95 e 140 km, aproximadamente) e a F (a partir de 140 até cerca dos 600 km, mas esses limite pode variar). A camada F pode ainda ter, pelo menos, subdivisões: com a F1, até a faixa de 300 a 400 km de altitude enquanto a F2 vai até os 600 km. A camada F3 não é permanente e estudos relatam sua formação principalmente em regiões equatoriais. Considerando esta última subcamada, a ionosfera pode chegar a 1000 km de altitude.

A distribuição de íons e elétrons ao longo destas camadas não é uniforme. Ela varia pois a intensidade da radiação solar vai sendo atenuada com a distância, mas, ao mesmo tempo, a atmosfera se torna mais rarefeita com a altitude.

Gráfico mostrando a variação da temperatura ao longo da atmosfera e a concentração de elétrons pela altura na ionosfera (Imagem: Bhamer/Wikimedia Commons)
Gráfico mostrando a variação da temperatura ao longo da atmosfera e a concentração de elétrons pela altura na ionosfera (Imagem: Bhamer/Wikimedia Commons)

É importante observar também que, como a ionização depende principalmente da radiação solar (raios cósmicos também ionizam, em menor proporção, a atmosfera da Terra), a concentração da Ionosfera diminui durante a noite. Somente a camada F2 permanece com uma alto número de elétrons nesse período.

A importância da ionosfera para as telecomunicações

As partículas carregadas presentes na atmosfera interagem de duas maneiras diferentes com as ondas emitidas pelos sistemas de telecomunicações: elas refletem ou refratam os sinais e isso tem implicações positivas e negativas.

Transmissões à longa distância só são possíveis pela reflexão das ondas na ionosfera (Imagem: Unsplash/Igor)
Transmissões à longa distância só são possíveis pela reflexão das ondas na ionosfera (Imagem: Unsplash/Igor)

A transmissão à longa distância de ondas de comprimento de onda curto só é possível por conta da reflexão proporcionada pela ionosfera. Por outro lado, os sinais podem sofrer leves desvios de trajetória por conta de irregularidades na distribuição de elétrons e pela influência do campo magnético criado por eles. Estes dois fenômenos são chamados, respectivamente, de cintilações ionosféricas e rotação de Faraday.

Fonte: Canaltech

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