Struttura della ionosfera
L'atmosfera è bombardata da radiazioni ultraviolette di diverse frequenze che vi penetrano più o meno profondamente. Di conseguenza, la struttura della ionosfera è stratificata e si possono distinguere diversi strati ad altezze diverse.
Le onde elettromagnetiche ultraviolette a frequenze più basse hanno il minore potere penetrante, e quindi producono gli strati ionizzati più distanti dal suolo (circa 300 Km); mentre le radiazioni ultraviolette a frequenze più alte penetrano più in profondità e producono strati ionizzati a quote inferiori (attorno agli 80 Km).
La densità degli ioni presenti varia a seconda dell'altezza dal suolo.
Onde radio a frequenza diversa vengono riflesse da strati a densità diversa.
Per questo, per comunicazioni fra luoghi molto distanti fra loro, è necessario che le onde vengano riflesse dagli strati più alti della ionosfera (i cosiddetti strati F
Le onde corte che soddisfano a questo requisito, e che vengono quindi impiegate per le trasmissioni internazionali, sono quelle con lunghezze d'onda tra i 10 e gli 60 m circa, cioè frequenze comprese approssimativamente tra i 5 e i 30 MHz.
L'angolo di elevazione del sole è un fattore importante che determina la densità degli strati ionizzati. Come conseguenza, l'altezza e lo spessore degli strati ionizzati varia da luogo a luogo e a seconda dell'ora del giorno e delle stagioni dell'anno.
La variazione diurna di questi strati è la più vistosa: quando il sole è più alto sull'orizzonte gli strati ionizzati raggiungono la massima densità e il massimo effetto sulle onde radio. Col calare della sera la densità diminuisce e continua a diminuire durante la notte, raggiungendo il minimo appena prima del sorgere del sole.
Vale la pena di ricordare, infine, il ciclo delle macchie solari di durata undecennale: durante i massimi dei cicli, che possono durare parecchi giorni o mesi a seconda della persistenza delle macchie solari, viene prodotto un ulteriore strato ionizzato di tipo E. Ricordiamo inoltre che le telecomunicazioni possono venire disturbate durante cosiddette tempeste magnetiche solari.
Strati D, E, F
1. Strato D: è lo strato più basso della ionosfera, situato ad un'altitudine attorno ai 70 Km. La percentuale di ionizzazione è la più bassa nella ionosfera. Lo strato D non riflette, ma attenua fortemente le onde radio di frequenza media (MF o MW), cioè sotto i 3 MHz. Dopo il tramonto e durante la notte questo strato scompare praticamente del tutto.
2. Strato E (non in figura): è situato ad un'altezza media di 110 Km ed è anche detto strato di Kennelly-Heaviside (dai nomi del matematico inglese Oliver Heaviside e dell'ingegnere statunitense Arthur Kennelly che contemporaneamente nel 1902 predissero l'esistenza di uno strato riflettente, la ionosfera, che avrebbe permesso la riflessione delle onde radio, permettendo così le trasmissioni radio anche fra punti della Terra non a contatto diretto).
Dopo il tramonto questo strato si attenua e per mezzanotte praticamente scompare.
Questo strato riflette le onde corte fino a circa 20 MHz, che quindi possono essere usate per trasmissioni radio su distanze fino a circa 2500 Km.
3. Strato F. Di giorno si possono distinguere due strati: F
Di notte i due strati si combinano in un unico strato situato a circa 300 Km di altezza. Questo rimane l'unico strato ionizzato ed è quello che permette le trasmissioni notturne a lunga distanza in onde corte.
Origine dei simboli D, E, F
L'origine della nomenclatura degli strati D, E ed F è piuttosto originale.
Pare che l'inglese Edward V. Appleton, uno dei pionieri dello studio della ionosfera, usasse il simbolo E per descrivere il campo elettrico dell'onda riflessa dal primo strato della ionosfera.
In seguito, Appleton scoprì l'esistenza di un secondo strato, localizzato ad un'altitudine superiore al primo e usò il simbolo F in questo caso.
Quando si accorse dell'esistenza di un altro strato, questa volta ad un'altitudine inferiore al primo, usò per quest'ultimo il simbolo D.
I simboli poi sono rimasti ad identificare gli strati; lo strato F è stato ulteriormente suddiviso in due sottostrati, F
