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La diffrazione delle onde elettromagnetiche

La diffrazione delle onde elettromagnetiche

Per esaminare in che cosa consista la diffrazione delle onde elettromagnetiche, o meglio in cosa differisce dalle altre modalità di propagazione, ricapitoliamo brevemente quali sono le varie modalità.

Normalmente, si tende a riferirsi ai segnali radio come ad onde che viaggiano in linea (più o meno) retta, ma non sempre è così: diverse sono le condizioni ambientali che possono modificarne il normale percorso. Innanzitutto, i radio-segnali che viaggiano nella ionosfera possono (come noto) venire rifratti (ovvero ripiegati) per la presenza di gas ionizzati, e così tornare alla terra a distanze anche rilevanti. La rifrazione si verifica in quanto l’azione dei gas ionizzati provoca rallentamenti delle onde, che così si ripiegano verso Terra; questo modo di propagazione si verifica principalmente alle HF. Ancora più ovvio è il fatto che i segnali radio possono venire riflessi dalla presenza di edifici, da montagne, nonché aree ad elevata densità di ionizzazione, come le nubi di E-sporadico, cortine di aurore (boreali od australi che siano) o scie meteoriche.

I segnali così riflessi consentono collegamenti che altrimenti non si potrebbero verificare, e questo può avvenire su frequenze qualsiasi. Infine, le onde radio possono anche venir diffratte quando esse lambiscono (nel superarli) i bordi o gli spigoli di un qualsiasi tipo di ostruzione. Quella che viene definita come diffrazione a lama di coltello e che si verifica principalmente su VHF, UHF ed oltre, provvede a sparpagliare il segnale anche in quella che sarebbe la zona d’ombra oltre l’ostacolo, come è illustrato in fig. 1.

Comportamento di interferenza per diffrazione

Fig. 1 – Comportamento di interferenza per diffrazione

Rifrazione e diffrazione comportano ambedue un qualche ripiegamento delle onde dalla loro direzione di provenienza: la differenza principale sta nel fatto che la rifrazione si verifica a seguito di qualche cambiamento nelle caratteristiche del mezzo attraverso cui le onde dovrebbero passare, mentre la diffrazione ha luogo quando l’onda passa sopra il bordo di una ostruzione che si trova lungo il suo percorso. Può anche verificarsi che le onde radio vengano piegate leggermente (e quindi diffratte) anche sopra dei cigli arrotondati, e su onde medie e lunghe sia la stessa curvatura della terra a comportarsi in tal modo; la fig. 2 fornisce una semplice spiegazione del fenomeno.

Propagazione_per_onda_di_terra

Fig. 2 – Propagazione per onda di terra

Ne consegue che le onde, grazie a questa pur modesta forma di diffrazione, riescano a seguire la curvatura della Terra per qualche centinaio di chilometri, producendo la cosiddetta propagazione per onda di terra. L’aspetto fisico del fenomeno si può imputare al fatto che la parte più bassa dell’onda perde energia a causa delle correnti indotte nel terreno, ciò rallenta la porzione più bassa del fronte d’onda, facendo piegare leggermente verso il basso tutta l’onda, che quindi segue più facilmente il terreno: non a caso le stazioni broadcasting usano normalmente antenne a traliccio verticali dotate di sistemi di terra molto ampi ed efficienti.

T.E.P. ovvero propagazione transequatoriale

In tempi duri per la propagazione ionosferica delle onde radio, consoliamoci almeno... parlandone! E riferiamoci in particolare al DX in VHF ed oltre, che si può verificare nella direttrice nordsud attraversando l’equatore (magnetico), e che viene appunto definita propagazione transequatoriale, ovvero TEP. Essa è in qualche modo correlata con la propagazione via F2, lo strato ionosferico che rifrange alle massime distanze i segnali a RF; in linea di massima essa preferisce il tardo pomeriggio primaverile (ed autunnale), cioè periodi attorno agli equinozi, e su distanze comprese fra 5000 e 8000 km: il sostanziale raddoppio delle possibilità propagative dello strato deriva dal fatto di “linkare” due aree di propagazione per strato F ai lati dell’equatore, in una fascia in cui la densità di ionizzazione risulta essere al suo massimo. Per trarre il migliore vantaggio da tale propagazione, ambedue le stazioni devono essere approssimativamente equidistanti dall’equatore magnetico.

radiokit elettronica

 

 

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