Camada Kennelly-Heaviside

Camadas da ionosfera. A camada Kennelly–Heaviside é a região E

A Camada Heaviside, às vezes chamada de Camada Kennelly-Heaviside, em homenagem a Arthur E. Kennelly e Oliver Heaviside, é uma camada de gás ionizado que ocorre aproximadamente entre 90 km e 150 km (56 e 93 mi) acima do solo — uma das várias camadas da ionosfera da Terra. Também é conhecida como a região E. Reflete ondas de rádio de média frequência. Por causa dessa camada reflexiva, as ondas de rádio irradiadas para o céu podem retornar à Terra além do horizonte. Este "skywave" ou "pular" A técnica de propagação tem sido usada desde a década de 1920 para comunicação de rádio em longas distâncias, até distâncias transcontinentais.

A propaganda é afetada pelo tempo do dia. Durante o dia o vento solar pressiona esta camada mais perto da Terra, limitando assim o quão longe ele pode refletir ondas de rádio. Por outro lado, no lado da noite (lee) da Terra, o vento solar arrasta a ionosfera mais longe, aumentando assim grandemente o alcance que as ondas de rádio podem viajar pela reflexão. A extensão do efeito é mais influenciada pela estação, e a quantidade de atividade de mancha solar.

História

A existência de uma camada reflexiva foi prevista em 1902 de forma independente e quase simultânea pelo engenheiro elétrico americano Arthur Edwin Kennelly (1861–1939) e pelo polímata britânico Oliver Heaviside (1850–1925), como uma explicação para a propagação das ondas de rádio além do horizonte observado por Guglielmo Marconi em 1901. No entanto, foi somente em 1924 que sua existência foi demonstrada pelo cientista britânico Edward V. Appleton, pelo qual recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1947.

Os físicos resistiram à ideia da camada refletora por uma boa razão; exigiria reflexão interna total, que por sua vez exigiria que a velocidade da luz na ionosfera fosse maior do que na atmosfera abaixo dela. Como a última velocidade é essencialmente a mesma que a velocidade da luz no vácuo (c), os cientistas não estavam dispostos a acreditar que a velocidade na ionosfera pudesse ser maior. No entanto, Marconi recebeu sinais em Newfoundland que foram transmitidos na Inglaterra, então claramente deve haver algum mecanismo permitindo que a transmissão chegue tão longe. O paradoxo foi resolvido pela descoberta de que havia duas velocidades da luz, a velocidade de fase e a velocidade de grupo. A velocidade de fase pode de fato ser maior que c, mas a velocidade de grupo, sendo capaz de transmitir informações, não pode, pela relatividade restrita, ser maior que c. A velocidade de fase das ondas de rádio na ionosfera é de fato maior que c, e isso torna possível a reflexão interna total e, portanto, a ionosfera pode refletir as ondas de rádio. A média geométrica da velocidade de fase e a velocidade de grupo não pode exceder c, então quando a velocidade de fase for acima de c, a velocidade de grupo deve ir abaixo dela.

Em 1925, os americanos Gregory Breit e Merle A. Tuve mapearam pela primeira vez as variações de altitude da camada de Heaviside. O modelo padrão ITU de absorção e reflexão de ondas de rádio pela Camada Heaviside foi desenvolvido pelo físico ionosférico britânico Louis Muggleton na década de 1970.

Etimologia

Por volta de 1910, William Eccles propôs o nome "Heaviside Layer" para a camada refletora de ondas de rádio na atmosfera superior, e o nome foi posteriormente amplamente adotado. O nome camada Kennelly-Heaviside foi proposto em 1925 para dar crédito ao trabalho de Kennelly, que antecedeu a proposta de Heaviside por vários meses.