Señal de radio atmosférica
Una señal de radio atmosférica o esférica (a veces también deletreada "esférica") es un impulso electromagnético de banda ancha que se produce como resultado de las descargas de rayos atmosféricos naturales . Las esféricas pueden propagarse desde su fuente de rayos sin mayor atenuación en la guía de ondas de la Tierra-ionosfera , y pueden recibirse a miles de kilómetros de su fuente. En un gráfico en el dominio del tiempo, un sferic puede aparecer como un solo pico de gran amplitud en los datos del dominio del tiempo. En un espectrograma , un esférico aparece como una franja vertical (que refleja su naturaleza impulsiva y de banda ancha) que puede extenderse desde unos pocos kHza varias decenas de kHz, dependiendo de las condiciones atmosféricas.
Los sferics recibidos desde una distancia de unos 2.000 kilómetros o más tienen sus frecuencias ligeramente desplazadas en el tiempo, produciendo tweeks .
Cuando la energía electromagnética de un sferic escapa de la guía de ondas de la Tierra-ionosfera y entra en la magnetosfera , se dispersa por el plasma cercano a la Tierra , formando una señal de silbato . Debido a que la fuente del silbido es un impulso (es decir, el sferic), un silbido puede interpretarse como la respuesta al impulso de la magnetosfera (para las condiciones en ese instante particular).
Un canal de rayos con todas sus ramas y sus corrientes eléctricas se comporta como un enorme sistema de antenas desde el cual se irradian ondas electromagnéticas de todas las frecuencias. Más allá de una distancia en la que la luminosidad es visible y se pueden escuchar los truenos (normalmente unos 10 km), estos impulsos electromagnéticos son las únicas fuentes de información directa sobre la actividad de las tormentas en tierra. Las corrientes eléctricas transitorias durante los golpes de retorno (golpes R) o los golpes intranube (golpes K) son las fuentes principales para la generación de radiación electromagnética de tipo impulso conocida como esféricos (a veces llamados atmosféricos). [1]Si bien esta radiación impulsiva domina en frecuencias inferiores a aproximadamente 100 kHz (llamadas vagamente ondas largas), un componente de ruido continuo se vuelve cada vez más importante en frecuencias más altas. [2] [3] La propagación electromagnética de onda larga de las esféricas tiene lugar dentro de la guía de onda Tierra-ionosfera entre la superficie de la Tierra y las capas ionosféricas D y E. Los silbidos generados por los rayos pueden propagarse a la magnetosfera a lo largo de las líneas de fuerza geomagnéticas . [4] [5] Finalmente, los rayos o duendes de la atmósfera superior, que ocurren en altitudes mesosféricas, son fenómenos de ruptura eléctrica de corta duración, probablemente generados por eventos de rayos gigantes en el suelo.
En un golpe típico de nube a tierra (golpe R), la carga eléctrica negativa (electrones) del orden de Q ≈ 1 C almacenada dentro del canal del rayo desciende al suelo dentro de un intervalo de tiempo de impulso típico de τ = 100 μs. Esto corresponde a una corriente promedio que fluye dentro del canal del orden de J ≈ Q ⁄ τ = 10 kA. La energía espectral máxima se genera cerca de las frecuencias de f ≈ 1 ⁄ τ = 10 kHz , [6] o en longitudes de onda de λ = c ⁄ f ≈ 30 km (donde ces la velocidad de la luz). En los K-strokes intranubes típicos, la carga eléctrica positiva del orden de Q ≈ 10 mC en la parte superior del canal y una cantidad equivalente de carga negativa en su parte inferior se neutralizan en un intervalo de tiempo típico de τ ≈ 25 μs. Los valores correspondientes para la corriente eléctrica promedio, la frecuencia y la longitud de onda son J ≈ 400 A , f ≈ 40 kHz y λ ≈ 7,5 km . La energía de los golpes K es, en general, dos órdenes de magnitud más débil que la energía de los golpes R. [7]
