Onda de tierra

Las ondas de superficie son ondas de radio que se propagan paralelas y adyacentes a la superficie de la Tierra, siguiendo la curvatura de la Tierra. Esta radiación se conoce como onda de superficie de Norton, o más propiamente onda de superficie de Norton, porque las ondas de superficie en la propagación de radio no se limitan a la superficie.

Resumen

Las ondas de radio de frecuencia más baja, por debajo de los 3 MHz, viajan de manera eficiente como ondas terrestres. En la nomenclatura de la UIT, esto incluye (en orden): frecuencia media (MF), frecuencia baja (LF), frecuencia muy baja (VLF), frecuencia ultra baja (ULF), frecuencia súper baja (SLF), frecuencia extremadamente baja (ELF) ondas.

La propagación terrestre funciona porque las ondas de baja frecuencia se difractan con más fuerza alrededor de los obstáculos debido a sus largas longitudes de onda, lo que les permite seguir la curvatura de la Tierra. Las ondas de superficie se propagan en polarización vertical, con su campo magnético horizontal y el campo eléctrico (casi) vertical.

La conductividad de la superficie afecta la propagación de las ondas de superficie, y las superficies más conductivas, como el agua de mar, proporcionan una mejor propagación. El aumento de la conductividad en una superficie da como resultado una menor disipación. Los índices de refracción están sujetos a cambios espaciales y temporales. Dado que la tierra no es un conductor eléctrico perfecto, las ondas de tierra se atenúan a medida que siguen la superficie terrestre. Los frentes de onda inicialmente son verticales, pero el suelo, al actuar como un dieléctrico con pérdidas, hace que la onda se incline hacia adelante a medida que viaja. Esto dirige parte de la energía hacia la tierra donde se disipa, por lo que la señal disminuye exponencialmente.

Aplicaciones

La mayoría de LF de larga distancia "longwave" la comunicación por radio (entre 30 kHz y 300 kHz) es el resultado de la propagación de ondas de superficie. Las transmisiones de radio de onda media (frecuencias entre 300 kHz y 3000 kHz), incluida la banda de transmisión AM, viajan como ondas terrestres y, para distancias más largas durante la noche, como ondas aéreas. Las pérdidas de tierra se reducen a frecuencias más bajas, lo que aumenta en gran medida la cobertura de las estaciones de AM que utilizan el extremo inferior de la banda. Las frecuencias VLF y LF se utilizan principalmente para comunicaciones militares, especialmente con barcos y submarinos. Cuanto menor es la frecuencia, mejor penetran las olas en el agua del mar. Las ondas ELF (por debajo de 3 kHz) incluso se han utilizado para comunicarse con submarinos profundamente sumergidos.

Las ondas de superficie se han utilizado en radares sobre el horizonte, que funcionan principalmente en frecuencias entre 2 y 20 MHz sobre el mar, que tiene una conductividad lo suficientemente alta como para transmitirlas hacia y desde una distancia razonable (hasta 100 km o más; el radar sobre el horizonte también utiliza la propagación de onda ionosférica a distancias mucho mayores). En el desarrollo de la radio, las ondas terrestres se utilizaron ampliamente. Los primeros servicios de radiocomerciales y profesionales dependían exclusivamente de ondas largas, bajas frecuencias y propagación de ondas terrestres. Para evitar la interferencia con estos servicios, los transmisores de aficionados y experimentales se restringieron a las altas frecuencias (HF), consideradas inútiles ya que su rango de onda de superficie era limitado. Tras el descubrimiento de los otros modos de propagación posibles en frecuencias de onda media y onda corta, se hicieron evidentes las ventajas de HF para fines comerciales y militares. La experimentación de aficionados se limitó entonces solo a las frecuencias autorizadas en el rango.

Términos relacionados

La onda media y la onda corta se reflejan en la ionosfera durante la noche, lo que se conoce como onda ionosférica. Durante las horas del día, la capa inferior D de la ionosfera se forma y absorbe energía de baja frecuencia. Esto evita que la propagación de la onda ionosférica sea muy eficaz en las frecuencias de onda media durante el día. Por la noche, cuando la capa D se disipa, las transmisiones de onda media viajan mejor por onda ionosférica. Las ondas de superficie no incluyen ondas ionosféricas y troposféricas.

La propagación de ondas sonoras a través del suelo aprovechando la capacidad de la Tierra para transmitir frecuencias bajas de manera más eficiente se conoce como onda terrestre de audio (AGW).