L'attività di radioamatore è molto influenzata
dalla propagazione delle onde radio. Questo avviene soprattutto sulle
bande denominate HF che si estendono da 1.8 Mhz fino ai 30 Mhz ed
anche oltre. In particolari periodi dell'anno anche le frequenze
superiori possono essere riflesse fino a diverse centinaia o migliaia di
chilometri permettendo collegamenti internazionali altrimenti
impossibili. Le condizioni climatiche e l'attività solare sono altri
fattori che influenzano tale fenomeno. Le
onde elettromagnetiche, una volta irradiate dall'antenna trasmittente,
possono raggiungere l'antenna ricevente in quattro modi come: a)
onda terrestre o onda di superficie, b) onda spaziale diretta, c) onda
spaziale riflessa dalla ionosfera, d) onda spaziale riflessa dai
satelliti.
Onda
terrestre o di superficie
L'onda terrestre si ha
quando le antenne Tx e Rx si trovano vicino al suolo, ad altezza
relativamente piccola nei confronti della lunghezza d'onda della
frequenza emittente ed entrambe le antenne sono polarizzate
verticalmente. Questo tipo di onde si propaga rasente al suolo, seguendo
la curvatura della superfice terrestre.
Il percorso che esse possono compiere è essenzialmente limitato
dall'assorbimento di energia esercitato dal suolo. Il suolo in parte
assorbe ed in parte riflette le onde che si propagano lungo di esso.
L'attenuazione subita da queste onde è tanto maggiore quanto più è
elevata la frequenza del segnale e pertanto l'onda terrestre viene
impiegata per la radiodiffusione ad onde lunghe e medie. Le onde lunghe
(a bassa frequenza) possono compiere percorsi anche di 1500 Km.
Onda
spaziale diretta
L'onda spaziale diretta si
ha quando le antenne Tx e Rx si trovano ad una altezza superiore
rispetto alla lunghezza d'onda del segnale trasmesso. L'altezza sarà
tale che le antenne si potranno considerare a "distanza ottica" (nel
senso che quella tx "vede" quella rx ). Le onde dirette vengono di
solito impiegate per frequenze superiori ai 30 MHz (detta frequenza
critica ), cioè con lunghezza d'onda inferiore a 10 metri e quindi
nelle trasmissioni TV e radio FM.
Onda
spaziale riflessa dalla ionosfera
Le onde ionosferiche non raggiungono
direttamente l'antenna Rx, ma provengono dall'alto dopo essere state
riflesse dalla ionosfera. La riflessione avviene perchè queste onde
hanno frequenza inferiore alla frequenza critica di 30 MHz.
La terra non è circondata completamente dal vuoto, ma da un grande
involucro d'aria detto atmosfera, che a sua volta si distingue in:
troposfera (dalla crosta terrestre fino a circa 16 Km di altezza con
temperature da + 15°C fino a - 55°C );stratosfera (da 16 Km a 60 Km, con
temperature da - 55°C a 0°C , poi a + 50°C ed infine di nuovo a -75°C );
ionosfera (oltre i 60 Km con temperature da - 75°C a + 1000°C );
esosfera (oltre i 480 Km ).Nella ionosfera si individuano poi gli
strati: D ( da 60 a 80 Km ), presente solo di giorno, E ( da 90 a 130
Km), F1 (da 180 a 220 Km ), F2 (da 220 a 500 Km ). Durante la notte gli
strati F1 ed F2 si uniscono in un unico strato F localizzato tra 250 e
350 Km. La ionosfera viene così chiamata perchè quando quella zona di
atmosfera viene ad essere colpita dalle radiazioni ultraviolette emesse
dal sole diviene ionizzata. La ionizzazione varia nell'arco della
giornata (è massima a mezzogiorno) e nell'arco delle stagioni (è massima
d'inverno).
Gli strati prima citati sono caratterizzati da un diverso grado di
ionizzazione e tra quelli più bassi vi sono fasce di separazione a bassa
ionizzazione che modificano l'angolo di rifrazione dell'onda. Quando
l'onda elettromagnetica emessa dal Tx penetra in zone successivamente
più ionizzate, subisce spostamenti rispetto alla sua traiettoria normale
tanto più rilevanti quanto più intensa è la ionizzazione.
Quando la deviazione subita dall'onda incidente raggiunge e supera i 90°
, essa non può più penetrare nello strato ionizzato e viene da questo
totalmente riflessa.
L'onda riflessa, attraversando, nel suo ritorno alla terra, strati
successivamente meno ionizzati, modifica la direzione, rendendola piano
piano rettilinea, in modo da uscire dallo strato riflettente con un
angolo pari a quello incidente. La riflessione totale di un'onda a
radiofrequenza, da parte dello strato ionizzato, dipende oltre che dalla
frequenza del segnale, dalla densità di ionizzazione degli strati
atmosferici e dall'angolo di incidenza nella ionosfera.
Onda
spaziale riflessa dai satelliti
L'onda spaziale riflessa dai satelliti si ha
quando (come nel caso della curva 5 ma, questa volta, volutamente) un
segnale viene inviato nello spazio con un angolo incidente molto piccolo
ed indirizzato in punto preciso dello spazio in cui è allocato un
"satellite geostazionario" .
Il satellite, mantenendo rigorosamente costante la posizione nei
confronti della terra, si comporta come se fosse un'antenna di enorme
altezza (circa 36.000 Km ) capace di "riflettere" il segnale verso la
terra.
Il satellite si comporta in effetti come antenna ricevente RX per i
segnali che giungono da Terra e da antenna trasmittente Tx per i segnali
che da essa vengono poi irradiati verso Terra. La ricezione a terra dei
segnali radiotelevisi irradiati da satelliti da parte di impianti fissi
è possibile solo se i satelliti appaiono immobili nello spazio. Ciò
accade quando essi descrivono orbite di rivoluzione circolari e
caratterizzate da una velocità angolare corrispondente a quella
terrestre.
Una tale orbita, detta geostazionaria (vedere figura sotto), è
caratterizzata da un raggio di circa 42.106 Km dal centro della terra,
vale a dire circa 35.800 Km dalla superficie terrestre. Su quest'orbita,
la forza di attrazione esercitata dalla terra sul satellite è
perfettamente bilanciata dalla forza centrifuga conseguente alla
velocità angolare di 1 giro/giorno; la velocità di spostamento del
satellite sull'orbita geostazionaria è pari a circa 11.000 Km/h.
La posizione del satellite sull'orbita geostazionaria, detta "fascia di
Clark" (dal nome dello scienziato che per primo, nel 1945, ipotizzò la
possibilità di un servizio radiotelevisivo "mondiale" tramite tre
satelliti distanti 120°), è misurata in gradi rispetto al meridiano di
Greenwich, con segno negativo a Ovest e positivo a Est di questo.
