El funcionamiento de
una estrella -
muy simplificado
Una estrella funciona como una batalla constante de dos fuerzas en equilibrio: la gravedad (de fuera a dentro) y la energía radiante (de dentro a fuera).
Es la gravedad la que aprieta la materia de una estrella (principalmente hidrógeno y algo de helio). Esta enorme presión crea altas temperaturas en el núcleo, la materia de la estrella se convierte en el llamado plasma y se inicia un proceso de fusión. En este proceso, los núcleos atómicos de los elementos más ligeros se fusionan para formar elementos más pesados. La energía que se libera en este proceso es pequeña, pero como ocurre tan a menudo, la suma de la radiación producida es extremadamente alta. Lo suficientemente alto como para acumular una presión de radiación que pueda resistir la fuerza de gravedad igualmente fuerte. Esto crea un equilibrio que puede mantenerse mientras el sol tenga suficiente "combustible".
Esta radiación procedente del interior del sol se nos presenta como calor y luz tras algunos procesos de conversión. Sin embargo, también hay una proporción muy alta de radiación no visible. Se trata de ondas de radio hasta la gama de los rayos X, es decir, una fuerte radiación ionizante.
El escudo protector de la Tierra, fuente de alegría para los radioaficionados
Así que la luz y el calor que llegan aquí son la principal fuente de energía para toda la vida en la Tierra. Y para evitar que nos llegue demasiada radiación (que también puede ser perjudicial), la Tierra tiene una coraza protectora que absorbe (filtra) y redirige parte de la radiación. Esta cubierta protectora consta de varias capas. Conocemos bien la capa inferior, que contiene el oxígeno que respiramos. Encima hay otras capas con diferentes funciones.
Una zona más arriba la llamamos "ionosfera". Aquí el aire ya es extremadamente fino. Esta baja densidad permite que la radiación solar penetre y energice las moléculas del aire. En el proceso, los electrones se liberan de la capa atómica, lo que se denomina ionización del gas. Y es precisamente esta ionización la que hace que las ondas de radio se difracten en estas capas y se desvíen hacia la Tierra. De repente, nuestra señal de radio llega "a la vuelta de la esquina" y, si todo encaja, incluso a todo el mundo.
El grado de desviación de la señal de radio en las capas ionosféricas depende de varios parámetros. Entre otras cosas, es importante la densidad media de las moléculas, que puede cambiar con el tiempo. Y, por supuesto, la fuerza de la radiación solar es de gran importancia. Y esto también está sujeto a diversas fluctuaciones.
ciclos importantes para los radioaficionados.
Diario
Vemos un cambio muy a menudo: el cambio de día y de noche. Por la noche, sin irradiación, la ionización desaparece tras unos minutos u horas. Esto tiene diferentes efectos dependiendo de la frecuencia. En onda larga y media, las capas de atenuación desaparecen y de repente se escuchan emisoras de toda Europa por la noche. En onda corta, la difracción desaparece, y donde antes se podían escuchar emisoras de Asia o Estados Unidos, ahora no se oye nada.
anual
Podemos observar un ritmo diferente cada año. El factor decisivo es el ángulo con el que llegan los rayos del sol. En invierno, el ángulo es muy plano en el hemisferio norte de la Tierra y la duración del día también es corta, la entrada de energía en la ionosfera es menor. En verano, el ángulo es muy pronunciado y el sol puede tener un efecto mucho más prolongado debido a la gran altitud. Como resultado, el aporte de energía es mucho mayor, las capas de amortiguación amortiguan durante más tiempo y las capas difractivas tienen un efecto más prolongado. En consecuencia, en invierno "funciona" mejor en las bandas bajas (160m, 80m), por ejemplo, porque hay menos ruido y se oye mejor. En verano, se producen efectos en HF y VHF que no pueden observarse en otros momentos del año. Un ejemplo es la llamada propagación "Esporádica-E" en las bandas superiores (6m y superiores).
El ciclo solar de 11 años
Y luego hay otro ciclo muy importante, que es el cambio de magnetización del Sol, que se repite cada 11 años. El Sol (y presumiblemente cualquier otra estrella) es una gigantesca dinamo, es decir, algo que gira y tiene un campo eléctrico y magnético. Observamos que el campo magnético del Sol se inclina, es decir, invierte su polaridad, aproximadamente cada 11 años. Tras dos de estos ciclos, el polo norte magnético vuelve a su punto de partida, por lo que en realidad deberíamos hablar de un ciclo de 22 años.
Pero como todas las inclinaciones de norte a sur y de sur a norte nos parecen iguales, estamos hablando de un ciclo de 11 años. Los procesos físicos en el sol que conducen a este ciclo aún no se comprenden del todo. Numerosos científicos de todo el mundo están llevando a cabo una intensa labor de investigación. Para nosotros, los radioaficionados, son importantes los cambios en la intensidad de la radiación solar y el cambio asociado en la ionización de la atmósfera terrestre.
Cada 11 años hay un máximo de actividad solar. En este máximo, la radiación solar es mucho mayor y también más turbulenta que en el mínimo. Este máximo de actividad dura unos meses. El aumento de la actividad del mínimo al máximo es más pronunciado, el cambio del máximo al mínimo es más plano. Un signo visible del aumento de la actividad solar son las manchas solares, es decir, las zonas más oscuras de la superficie que pueden observarse con una óptica especial (atención, ¡nunca mire directamente al sol con el ojo desprotegido!) El próximo máximo de actividad solar se espera para 2025.
Las
erupciones
solares
El máximo y el periodo que lo precede van acompañados de frecuentes erupciones en la superficie del Sol, las llamadas "llamaradas". Estas erupciones suelen tener un impacto directo en la propagación de las ondas de radio en onda corta, ya que casi siempre están asociadas a fuertes ráfagas de radiación. Esta radiación llega a la Tierra al cabo de poco tiempo (normalmente unos minutos) y puede causar considerables interferencias.
Esto se debe a que un exceso de radiación tampoco es bueno para la ionización de las capas superiores de la atmósfera, lo que en realidad es útil para nosotros. Si la radiación es demasiado fuerte, la propiedad de difracción suele romperse por completo y muy rápidamente, lo que da lugar a un "apagón radioeléctrico" total en el lado de la Tierra orientado al sol. Este apagón puede durar hasta una o dos horas.
Hasta aquí el efecto de la radiación "rápida" de una erupción. Sin embargo, a menudo esta erupción va acompañada de una eyección de masa del Sol. En este caso, la masa ionizada es expulsada del campo gravitatorio del Sol debido a la repentina ruptura del campo magnético solar y es transportada al espacio. La velocidad de estas nubes de materia varía, pero en cualquier caso son mucho más lentas que la radiación de la erupción que las provoca. Observamos su llegada sólo unos minutos después del evento. Las eyecciones de masa suelen llegar a la Tierra después de uno a tres días, si es que lo hacen.
Erupciones con eyección de masa
Estas erupciones asociadas a una eyección de masa solar se denominan "CME", eyecciones de masa coronal. Se caracterizan por la dirección (hacia la Tierra o más allá de ella), la velocidad y la fuerza y dirección del campo magnético asociado.
En este caso, la materia de la eyección llega a la Tierra después de horas o días y -como las moléculas están cargadas eléctricamente- es desviada hacia los polos por el campo magnético terrestre. Esto puede influir en la propagación de la radio. Las consecuencias concretas para los radioaficionados son, por ejemplo, los fenómenos de reflexión en VHF en la aurora. Pero también las condiciones de propagación fuertemente perturbadas en onda corta...
Las consecuencias menos agradables de estas eyecciones de masa dirigidas a la Tierra son las influencias sobre los satélites y los equipos técnicos en la Tierra. Los satélites pueden ser dañados o incluso destruidos en sus funciones individuales por el fuerte campo eléctrico. Si esto afectara al sistema mundial de satélites de navegación GPS, podría tener efectos de gran alcance para todos nosotros.
Otro efecto es la inducción de fuertes corrientes en las líneas de transmisión eléctrica de nuestro suministro global de energía. De nuevo, ha habido sucesos que han provocado el cierre temporal de subestaciones, lo que significa un corte de energía para muchos hogares, hospitales, empresas (¡frigoríficos!) y plantas industriales. Son consecuencias que pueden afectarnos a todos, radioaficionados o no.
Observación del sol como radioaficionado
¿Qué posibilidades tienen los radioaficionados de observar la actividad del Sol? ¿Y así entender sus efectos en las condiciones de propagación en onda corta y VHF?
R, F, A, k - Las cuatro medidas más importantes
La actividad del sol se mide con muchos valores. Cuatro de ellos son muy importantes para nosotros el Número Relativo de Manchas Solares "R", un ratio que indica la cantidad de manchas solares actualmente presentes; y el flujo solar "F", la intensidad de la radiación en una parte concreta del espectro radioeléctrico (en 2695 MHz, la línea de actividad del hidrógeno excitado).
El índice geomagnético "A" describe la influencia de la entrada de masa solar (radiación de partículas) en la ionosfera. El índice geomagnético "k" describe el estado del campo magnético de la Tierra, si está tranquilo o perturbado por eventos solares
También hay otros valores medidos que son determinados por los observatorios solares distribuidos por todo el mundo. Resumen los procesos temporales y, por tanto, muestran ciertas tendencias y cambios. Como ejemplo están los índices planetarios "Kp" y "ap", que no se tratarán aquí.
Entonces, ¿dónde pueden los radioaficionados encontrar datos actualizados?
Hemos preguntado a un auténtico experto en la materia: el Dr. Ing. Hartmut Büttig, DL1VDL. Durante años, Hartmut ha preparado y asesorado la previsión meteorológica por radio del DARC. En una breve entrevista, nos cuenta cómo llegó a hacerlo y dónde se pueden obtener estos datos de medición:
Entrevista
con Hartmut Büttig
DL1VDL
mayo 2022
FAQ
Las manchas solares son fenómenos temporales en la superficie del Sol. Son zonas de intensa actividad magnética y pueden durar desde unos días hasta varios meses.
Las manchas solares pueden tener un impacto significativo en las radiocomunicaciones. Son la causa de emisiones solares que pueden afectar a la ionosfera terrestre. Estas emisiones pueden perturbar o aumentar la intensidad de la señal de las radiocomunicaciones de alta frecuencia.
La frecuencia de las manchas solares varía en un ciclo de unos 11 años. Este ciclo, conocido como ciclo solar, tiene periodos de gran actividad, llamados máximos solares, y periodos de baja actividad, llamados mínimos solares.
El índice SSN (Sunspot Number) es una medida del número de manchas solares y se utiliza para determinar la actividad solar. Un índice SSN más alto indica una mayor actividad solar y, por tanto, un impacto potencialmente mayor en las radiocomunicaciones.
Para los radioaficionados, la previsión del ciclo solar es importante para estimar la calidad de las radiocomunicaciones. Consecuencias concretas para los radioaficionados son, por ejemplo, las apariciones de reflejos en VHF en la aurora. Pero también condiciones de propagación muy perturbadas en onda corta. Las fases de baja actividad suelen permitir enlaces de radio más estables, pero de menor alcance.
Entrevista con Hartmut Büttig, DL1VDL
¡Hola Hartmut!
Gracias por estar disponible para una breve entrevista.
¿Cómo se involucró en la actividad solar y en la elaboración de predicciones para radioaficionados?
Mi comienzo fue una "situación de emergencia".
En marzo de 1994, el entonces editor de meteorología por radio Alfred Müller, DL1FL, con quien ya mantenía correspondencia como árbitro de HF, me pidió que le buscara un sucesor inmediatamente por motivos de salud. Como sólo faltaba una semana para el siguiente boletín, yo mismo traté el tema del tiempo en la radio. El 8 de abril de 1994, escribí el primer informe meteorológico por radio basado en el modelo de DL1FL. Recibí el apoyo espontáneo de Ulrich Müller, DK4VW, que me proporcionó los datos meteorológicos diarios por radio de DK0WCY. El profesor Walter Eichenauer, DJ2RE, también me apoyó con consejos técnicos. La nueva tarea fue interesante para mí y un reto adicional. Anoté las condiciones de propagación en el calendario diariamente por la mañana antes del trabajo y por la tarde. Además, había datos de Grayline, que de todas formas utilizaba para los QSO DX en las bandas inferiores. Más tarde, los editores del boletín me pidieron que explicara de vez en cuando los términos meteorológicos de la radio. Así, se creó un pequeño léxico meteorológico radiofónico [1].
¿Cómo ve el actual ciclo de actividad solar? ¿Normal? ¿Por encima o por debajo de la media?
Cuando se escribe sobre la evolución del ciclo de las manchas solares, siempre hay que tener en cuenta que los complicadísimos procesos solares, atmosféricos e ionosféricos deben presentarse en declaraciones sencillas. La "barra de error" es por tanto grande. Las interrelaciones, por ejemplo el acoplamiento entre las capas atmosféricas inferiores y la ionosfera, aún no se comprenden científicamente. Los cálculos de los modelos corroboran ahora la suposición de que el ciclo de once años está programado por el propio sistema solar [2].
Tras el último mínimo de manchas solares en diciembre de 2019, apenas pasó nada hasta principios de 2021. Actualmente, la actividad solar está aumentando más rápido de lo previsto [3]. Esto es una buena señal, aunque sólo podemos adivinar si ahora está surgiendo un primer pico desde el máximo, por ejemplo. Los ciclos anteriores también tuvieron dos máximos [4].
¿Qué consejos tiene para los recién llegados para los próximos años hasta el máximo? ¿Cómo pueden beneficiarse de ello?
Nuestra afición debe inspirarnos y los que quieran iniciarse con éxito encontrarán material para el autoaprendizaje en la colección de enlaces. Siempre fue importante para mí discutir mis preguntas con amigos.
Puedes hacer pruebas interesantes por ti mismo.
Si sabes CW, puedes iniciar una llamada CQ y comprobar la Red de Balizas Inversas para ver dónde se escucha tu indicativo [5]. Esto da inmediatamente una imagen de las vías de propagación actualmente abiertas. La escucha de las balizas del IBP de la IARU también permite saber qué zonas se pueden alcanzar con antenas omnidireccionales y una potencia de transmisión inferior a 100 W [6]. Todas las balizas del IBP están equipadas de la misma manera. Los grupos DX también son espejos de actividad, aunque no hay que decepcionarse si las estaciones DX no son audibles en nuestra zona cuando se informa de ellas desde otras regiones geográficas [5].
La alegría de la radioafición sólo proviene de la actividad en las bandas.
¿Qué fuentes de información recomienda a un radioaficionado activo para informarse sobre la actividad solar actual y los efectos en la radio meteorología?
Los "veteranos" tienen sus fuentes de información favoritas.
Utilizo la siguiente colección de enlaces para recopilar los informes meteorológicos de la radio:
En primer lugar, los enlaces citados en el texto:
[1]: https://www.darc.de/der-club/referate/hf/funkwetterlexikon/
[2]: https://nachrichten.idw-online.de/2021/06/11/die-taktgeber-der-sonne/
[3]: https://www.solarham.net/progression.htm
[4]: https://helioforecast.spacesolarcycle
Otros enlaces (ejemplos, sin evaluación)
[1]: www.solarham.net Actividad solar actual, enlaces relacionados
[2]: www.solen.info/solar Datos radio meteorológicos tabulados, agujeros coronales, viento solar
[3]: https://www.solarham.net/cmetracking.htm Seguidor eólico solar
[4]: https://www.darc.de/funkbetrieb/hf-prognose/ Previsión actual
[5]: https://www.voacap.com/hf/ Planificación de la dispersión
[6]: https://www.ionosonde.iap-kborn.de/actuellz.htm Ionogramas, frecuencias de corte
[7]: Uso del Digisonde en el IAP de Juliusruh (darc.de) Explicación de los ionogramas.
[8]: https://tropo.f5len.org/forecasts-for-europe/ Tropo-DX
[9]: https://www.tvcomm.co.uk/g7izu/ Capa E esporádica
[10]: https://qrznow.com/160-meter-band-enigma-shrouded-mystery/ 160M artículo básico
