Search

Las Señales del Sol y las Telecomunicaciones (TEL002S)

La proximidad dela Tierra y la enorme violencia con que se manifiestan ciertos fenómenos hacen que el Sol sea una potente fuente de ondas de radio y perturbaciones que afectan muchos sistemas electrónicos en nuestro planeta. En este artículo hablamos un poco de las influencias del "Astro Rey" en nuestro planeta, especialmente en los equipos electrónicos de telecomunicaciones.

 

Obs. Este articulo es de 1989.

 

El Sol es una estrella de quinta magnitud y sólo nos parece tan grande y brillante debido a su proximidad. Todas las estrellas que vemos de noche poseen una estructura semejante a la de nuestro sol y aparecen como simples puntos luminosos porque están a distancias fantásticas.

Para que tenga una idea de estas distancias y del tamaño de estos cuerpos, basta decir que el Sol tiene una masa un millón trescientas mil veces mayor que la de la Tierra, situándose a una distancia de 150 millones de kilómetros, mientras que la estrella más cercana está a 4,5 x 1013 km. (figura 1).

 

Figura 1
Figura 1

 

La luz, que consigue venir desde el Sol en solamente 8 minutos y algo más, demora 4 años y medio en llegar desde la estrella mas cercana, Alfa-Centauro, hasta aqui.

Las estrellas como el Sol consisten en grandes bolas de gases incandescentes, con predominancia del Hidrógeno y del Hélio.

La temperatura en la superficie del Sol es del orden de 6.000 grados, pero en su interior la misma sube hasta 10 millones de grados o más.

En esta temperatura los átomos pierden todos los electrones, o sea, quedan sin su electrósfera, y consisten prácticamente en núcleos aislados de protones y neutrones, lo que aumenta la probabilidad de sus choques.

Es en estos choques que ocurren las reacciones que transforman núcleos de hidrógeno en helio, con la liberación de la energía que mantiene al sol caliente (figura 2).

 

Figura 2
Figura 2

 

En suma, el sol es una especie de "reactor nuclear" que consume hidrógeno produciendo helio y liberando energia en la forma de luz y calor, además de otras radiaciones.

Si tenemos en consideración las elevadas temperaturas y el propio tamaño del Sol, es de esperar que las cosas en este astro ocurran algunas veces de modo bastante violento.

De hecho, además de las turbulencias normales que ocurren con el movimiento de materia, de tiempo en tiempo ocurren violentas explosiones que lanzan a millares de kilómetros de altura enormes cantidades de materia.

Estas llamaradas lanzan al espacio enormes cantidades de energia que llegan a afectar a la Tierra (figura 3).

 

Figura 3
Figura 3

 

Además de eso, aparecen manchas en la superficie del sol que corresponden a regiones más frías, pero que en verdad son torbellinos de materia capaces de producir perturbaciones magnéticas de gran intensidad.

Estas turbulencias no ocurren todas de manera continua. Existen ciclos cuando se producen máximos y mínimos, O sea, en quela turbulencia aumenta, o en que el sol se mantiene más o menos "calmo" en relación a lo que puede perjudicar nuestras comunicaciones aquí en la Tierra. El principal cilco es de aproximadamente 10,7 anos (también llamado ciclo de los once anos).

En los momentos máximos de este ciclo, como muestra el gráfico de la figura 4, aumenta la cantidad de manchas en el Sol, y com estas las comunicaciones aquí en la Tierra quedan notablemente perjudicadas, así como diversos dispositivos que se basan en campos magnéticos débiles para su operación.

 

Figura 4
Figura 4

 

Es interesante observar que el Sol, así como la Tierra, gira alrededor de su propio eje, siendo el período de aproximadamente 27 días: decimos "aproximadamente" porque, como el sol es una esfera "gaseosa", el material fluye en las diferentes latitudes a velocidades diferentes, lo que dificulta el establecimiento exacto de un periodo de rotación.

Esto significa que los fenómenos que están en la cara que mira hacia la Tierra son los que nos afectan de inmediato, y que existe un período como máximo de 27 dias que debe ser considerado en los fenómenos.

¿Que tipo de fenómenos ocurren en la Tierra y en el Sol que afectan tanto a nuestros sistemas electrónicos?

 

Alrededor de la Tierra

Alrededor de la Tierra, a una altura que varía entre 80 y 400 kilómetros, existe una capa atmosférica en que los átomos son electrizados, o sea, están dotados de cargas eléctricas.

Esta capa, subdividida en subcapas más finas, se llama ionosfera, y es responsable por la reflexión de las ondas de radio (figura 5).

 

Figura 5
Figura 5

 

Las ondas de radio de frecuencia inferiores a 30 MHZ pueden reflejarse en estas capas y con esto recorrer grandes distancias, independientemente de la curvatura de la Tierra (figura 6).

 

Figura 6
Figura 6

 

La ionización de las partículas de la ionosfera es debida a la fuerte radiación que recibimos principalmente del Sol. En la forma de rayos ultravioletas, rayos X y también partículas alfa, la radiación arranca los electrones de la atmosfera, en sus capas más altas, produciendo entonces las partículas cargadas (iones) que son responsables por la acción sobre las ondas de radio.

Es evidente que las modificaciones en el comportamiento del Sol influyen directamente en el comportamiento de estas capas. Podemos Ver esto fácilmente por la propia estructura de la ionosfera que durante el día a diferente que durante la noche.

Los que acostumbran oír ondas cortas o que son radioaficionados saben que es preciso planear bien el horario de audición o comunicación, teniendo en cuenta la posición del Sol y hasta las estaciones del ano.

Durante el día no tenemos la misma facilidad de escuchar estaciones distantes, en ciertas frecuencias, que durante la noche.

El hecho importante es que todo el equilibrio dinámico de la ionosfera depende en gran parte del sol.

 

El Sol y la ionósfera

El 26 de julio de 1946, a las once y cuarto dela mariana, los astrónomos vieron un filamento caliente, escarlata, cruzar la faz del sol directamente sobre una gran mancha solar activa.

En el instante en que apareció, la transmisión radial de ondas cortas desapareció en todo el hemisferio iluminado por la luz del día. En una de las frecuencias de radio, la estática, proveniente del sol, sufrió un aumento de más de 10.000 veces el volumen normal.

En el curso de los siguientes 10 a 12 minutos el filamento escarlata aumento en intensidad, y por algunos segundos brilló 30 veces más, en su luz roja, que la faz brillante del sol. En seguida, menos rápidamente de lo que había aparecido, el fulgor se alargó, se extendió, y cayó.

A las 12.30 horas, se había torcido una distancia de 350.000 millas; cerca de uno de los-bordes del fulgor, se via una masa de gas más frio cubriendo una superficie de un billón de millas cuadradas, que cayó dentro del sol a una velocidad de 45 millas por segundo.

Algunas horas después el fulgor escarlata ya no existía, y nada quedaba para marcar su posición sobre el gran grupo de manchas solares. Pero a las 13.45 horas del día siguiente los instrumentos magnéticos sensibles de los observatorios, en toda la Tierra, comenzaron simultáneamente estremecerse con violencia.

El campo magnético de la superficie de la Tierra se sacudió durante las doce horas siguientes; después volvió gradualmente a su estado normal, imperturbado.

Los circuitos sin cable de los periódicos entre Nueva York y las capitales del norte de Europa permanecieron inútiles durante la mayor parte de los días 26 y 27 de julio.

Una brillante aurora boreal iluminó el cielo de la costa marítima a oriente, en las primeras horas del día 27; en Washington, cintas coloreadas recorrieron más allá del cenit, en la parte sur del cielo".

Este fragmento del libro "Nueva Astronomía", en el capítulo "El Sol y sus Satélites", muestra muy bien lo que ocurre en la práctica con una explosión solar más violenta.

Más recientemente, al final de junio de 1988, un fenómeno semejante perturbó las conexiones de ondas cortas, VHF, µHF y las transmisiones de satélite.

¿Qué ocurre realmente?

En los primeros instantes, cuando ocurre la explosión que lanza grandes cantidades de materia al espacio, tenemos un aumento en el nivel de radiación de ondas electromagnéticas en diversas bandas.

Además de los rayos X y de la radiación ultravioleta, tenemos un aumento en la radiación de ruido térmico en las bandas de µHF y de microondas. Este nivel de ruido, que puede aumentar centenares de veces en relación a lo normal, tiene como consecuencia un aumento en el nivel de "llovizna" en las transmisiones de TV via satélite y en el ruido de fondo de las transmisiones de voz y sonido.

Como se trata de radiaciones electromagnéticas, las consecuencias del fenómeno ya aparecen alrededor de 8 minutos después del evento. Este es el tiempo en que una onda electromagnética recorre los 150 millones de kilómetros que separan a la Tierra del Sol.

En especial aumenta la radiación en la frecuencia de 137 MHz y en los 2800 MHz, que corresponde ala banda de 10,7 cm de emisión del hidrógeno cuando es excitado fuertemente. Los propios radio astrónomos usan el nivel de ruido en esta última frecuencia como parámetro para la medición de la actividad solar (figura 7).

 

Figura 7
Figura 7

 

La banda de VLF (frecuencias alrededor de 27kHz) sufre una súbita alteración de comportamiento, con un aumento de alcance.

Las ondas cortas son afectadas por los efectos que la radiación tiene en la ionosfera, provocando fuerte agitación en las diferentes capas, lo que modifica su índice de refracción.

En algunos casos, las llamadas pueden inclusive ser "cortocircuitadas", perjudicando o interrumpiendo totalmente las comunicaciones en ciertas bandas.

Los problemas magnéticos y muchos otros que ocurren en la ionosfera se deben al flujo de partículas que emite el sol, pero que siendo más lento, llega a la Tierra solamente después de algunas horas.

En este flujo hallamos electrones acelerados, partículas alfa (núcleos de hidrógeno), además de otras.

Bajo la acción del campo magnético de la Tierra, estas partículas describen una espiral en dirección & los polos dando origen a perturbaciones de naturaleza magnética y las llamadas auroras boreales.

Al encontrar una densidad mayor de partículas en la alta atmosfera, las partículas cargadas que entran en su mayoría en la atmosfera por las proximidades de los polos provocan una luminiscencia en la forma de franjas (o cortinas) que es lo que se denomina "aurora boreal".

El campo magnético de la Tierra es provocado por el movimiento del planeta alrededor de su eje y por las capas conductoras que existen tanto en la misma Tierra como en la atmosfera alta (ionosfera).

Un cambio en esta conductividad tiene influencia directa en el campo generado, de ahí las alteraciones que un flujo mayor de partículas puede provocar.

Las propias capas de la ionosfera no son tan tijas como se puede pensar en un primer momento. Una agitación es normal, y sus limites no pueden ser determinado con precisión.

Las oscilaciones de estas capas son una de las causas del fenómeno conocido como "fading" (desvanecimiento) que ocurre cuando oímos estaciones de ondas cortas. Esa estación que "se va y viene", que se oye más fuerte y luego más débil, se debe a las oscilaciones de la serial relejada en una capa que no está fija.

La radiación proveniente del Sol, en un flujo intenso, puede aumentar la oscilación de estas capas, con efectos más serios sobre el fenómeno.

Los propios circuitos telefónicos por cable, que siendo muy largos pueden captar corrientes inducidas por las variaciones de los campos, son afectados.

Un nivel anormal de ruido suele comprobarse en estas ocasiones, perjudicando sensiblemente también este tipo de servicio.

 

Conclusión

El Sol, que nos envía luz y calor, y que es responsable por toda la vida que existe en la Tierra, no es tan calmo e inofensivo como parece.

Los fenómenos que ocurren en su superficie, y que nosotros usualmente apenas notamos, pueden tener efectos enormes sobre nuestros circuitos electrónicos.

Una preocupación más que debe tener el técnico, principalmente de telecomunicaciones, cuando trabaja con circuitos o sistemas que sean sensibles a las influencias que abordamos en este artículo.

 

Bibliografia

A Nova Astronomía - Scientiflc American Ibrasa - San Pablo - 1959

The ARRL Handbook - 1987 – American Radio Relay League - EE.UU.

Radio Astronomy for the Amateur – Dave Heiserman - Tab Books - EE.UU. - 1975

World Radio TV Handbook - 1985 - Biilboard - Dinamarca

Radio Propagación - Jaroslav Smit – Erica - 1966

 

 

Banco de Circuitos

Circuitos Simulados

Ofertas de Empleo