Capa Kennelly-Heaviside

Capas de la ionosfera. La capa Kennelly-Heaviside es la región E

La capa Heaviside, a veces llamada capa Kennelly-Heaviside, nombrada así por Arthur E. Kennelly y Oliver Heaviside, es una capa de gas ionizado que se encuentra aproximadamente entre 90 km y 150 km (56 y 93 mi) sobre el suelo, una de varias capas en la ionosfera de la Tierra. También se conoce como la región E. Refleja ondas de radio de frecuencia media. Debido a esta capa reflectante, las ondas de radio radiadas hacia el cielo pueden regresar a la Tierra más allá del horizonte. Esta "ola del cielo" o "saltar" La técnica de propagación se ha utilizado desde la década de 1920 para la comunicación por radio a largas distancias, hasta distancias transcontinentales.

La propagación se ve afectada por la hora del día. Durante el día, el viento solar presiona esta capa más cerca de la Tierra, lo que limita la distancia a la que puede reflejar las ondas de radio. Por el contrario, en el lado nocturno (sotavento) de la Tierra, el viento solar arrastra la ionosfera más lejos, lo que aumenta en gran medida el alcance que las ondas de radio pueden viajar por reflexión. La extensión del efecto está influenciada aún más por la estación y la cantidad de actividad de las manchas solares.

Historia

La existencia de una capa reflectante fue predicha en 1902 de forma independiente y casi simultánea por el ingeniero eléctrico estadounidense Arthur Edwin Kennelly (1861–1939) y el erudito británico Oliver Heaviside (1850–1925), como explicación de la propagación de las ondas de radio. más allá del horizonte observado por Guglielmo Marconi en 1901. Sin embargo, no fue hasta 1924 cuando el científico británico Edward V. Appleton demostró su existencia, por lo que recibió en 1947 el Premio Nobel de Física.

Los físicos se resistieron a la idea de la capa reflectante por una muy buena razón; requeriría una reflexión interna total, lo que a su vez requeriría que la velocidad de la luz en la ionosfera fuera mayor que en la atmósfera debajo de ella. Dado que esta última velocidad es esencialmente la misma que la velocidad de la luz en el vacío ("c"), los científicos no estaban dispuestos a creer que la velocidad en la ionosfera podría ser mayor. Sin embargo, Marconi había recibido señales en Terranova que se transmitían en Inglaterra, por lo que claramente debe haber algún mecanismo que permitiera que la transmisión llegara tan lejos. La paradoja se resolvió con el descubrimiento de que había dos velocidades de la luz, la velocidad de fase y la velocidad de grupo. De hecho, la velocidad de fase puede ser mayor que c, pero la velocidad de grupo, al ser capaz de transmitir información, no puede, por relatividad especial, ser mayor que c. La velocidad de fase porque las ondas de radio en la ionosfera son de hecho mayores que c, y eso hace posible la reflexión interna total, por lo que la ionosfera puede reflejar las ondas de radio. La media geométrica de la velocidad de fase y la velocidad de grupo no pueden exceder c, por lo que cuando la velocidad de fase supera c, la velocidad de grupo debe estar por debajo.

En 1925, los estadounidenses Gregory Breit y Merle A. Tuve mapearon por primera vez las variaciones de altitud de la capa de Heaviside. El modelo estándar de la UIT de absorción y reflexión de ondas de radio por la capa de Heaviside fue desarrollado por el físico ionosférico británico Louis Muggleton en la década de 1970.

Etimología

Alrededor de 1910, William Eccles propuso el nombre "Heaviside Layer" para la capa reflectante de ondas de radio en la atmósfera superior, y el nombre ha sido ampliamente adoptado posteriormente. El nombre capa Kennelly-Heaviside se propuso en 1925 para dar crédito al trabajo de Kennelly, que precedió a la propuesta de Heaviside por varios meses.