Propagação Troposférica

1 01 2012

Phil Gebhardt

Para ajudar aqueles que querem começar no Dexismo de FM e TV mas não sabem o que buscar, começamos com uma cartilha sobre o mais comum dos modos. Outros serão abordados em colunas futuras.

É Importante repetir a dica que Morris Sorensen sempre repete: para saber o que é excepcional você deve saber o que é comum. Faça um bandscan nas faixas de  TV e/ou FM para saber o que normalmente é captado. Isso levará algum tempo, mas você terá condições de reconhecer as estações pelo formato da programação (música clássica, jazz, country, étnica, religiosa e por aí vai). Então, ao ouvir uma emissora em uma frequência que possui formato diferente do que normalmente capta saberá que condições de propagação fora do normal estão ocorrendo.

A maior parte dos Dexistas se apóiam na ionosfera quando o assunto é propagação. Os Dexistas de Ondas Médias detestam a camada D (70-90 km acima da superfície terrestre) pois ela absorve os sinais durante o dia. Eles adoram a camada E (105-120 km) pois é responsável pelos DX durante a noite. Dexistas de Ondas Curtas não poderiam fazer DX sem a camada F (145-320 km).

A camada F só é útil para os Dexistas de FM e TV durante os anos de pico do ciclo solar. A camada E proporciona bons DX e será abordada futuramente. O mecanismo mais comum para DX em FM e TV ocorre pela troposfera. A troposfera vai da superfície terrestre até cerca de 25 km. Este é um fator limitante quanto a distância que um sinal pode viajar.

A maior parte dos sinais de FM e TV, sob condições normais, tem alcance até a linha do horizonte. A razão para tal comportamento é que as ondas de rádio agem como se a Terra possuísse um raio maior que o real. O raio físico da Terra é 6378 km, mas o raio radiofônico é 8504 km.

A maior parte das emissoras de FM possui uma cobertura limitada. Exemplos: a CBOF, que transmite com 84 kW a partir de Ottawa possui um raio de cobertura primário de 74 km. A CHYM, que transmite com 74 kW a partir de Kitchener possui um raio de cobertura de 61 km. Capto ambas emissoras regularmente a leste de Toronto. Condições de propagação pouco usuais como esta você deve conhecer para explorar a escuta de emissoras distantes.

Troposcatter
É possível captar emissoras distantes por troposcatter. Isso ocorre quando tanto a antena transmissora quanto a receptora puder “ver” um meio de propagação pela troposfera. Pode ocorrer de 300 a 15000 m acima da superfície conforme figura abaixo. Sua ocorrência se deve a presença de partículas de poeira, nuvens ou variações no índice de refração (variações de temperatura, densidade ou humidade).

Quase todos os sinais por troposcatte são fracos e sofrem considerável fading. Pode ocorrer em qualquer horário ou época do ano. O tempo afeta sua ocorrência, mas os efeitos são difíceis de prever.

 
Figura 1 – Troposcatter é o meio de propagação mais comum nas faixas de FM e TV. Para explorar essa técnica uma área de espalhamento comum deve estar na linha do horizonte da antena transmissora e receptora.

Usando esta técnica você poderá ouvir emissoras distantes de 80 a 800 km.

Para conseguir o máximo de distância sua antena deve “ver” o horizonte. Não há necessidade de apontar a antena para cima uma vez que a maior parte das antenas receberá sinais de uma boa parte do céu. Assim como para as emissoras locais, sua antena deve estar montada com os elementos na horizontal em uma torre ou mastro.

Reforço troposférico
Mais previsível que troposcatter é o reforço troposférico. Ele pode ocorrer por refração ou duto. Sob condições de refração o sinal é curvado levemente para seguir a curvatura da Terra para além do horizonte. A curvatura não é suficiente para parar a viagem do sinal rumo ao espaço. Sob condições de duto o sinal é curvado o suficiente para retornar à Terra. Assim como troposcatter é possível ouvir sinais distantes até 800 km por refração e 1600 km por duto.

Sua ocorrência está relacionada a mudanças do tempo e portanto mais previsível que troposcatter. Uma chave para o melhoramento é a inversão térmica. O gráfico abaixo mostra como a temperatura normalmente diminui com o aumento da altitude. Sob condições de inversão a temperatura próxima da superfície é menor que em altitudes maiores.

Figura 2 – O gráfico mostra a relação temperatura x altitude. Na superfície a temperatura é mais alta. Com o aumento da altitude a temperatura diminui. Neste caso a temperatura na superfície é de 15ºC; a 12000 pés a temperatura desceu a -5ºC.

Por conta de muitos de nós não termos informações sobre possíveis inversões precisamos prevê-las com base na probabilidade. Inversões por radiação, por exemplo, ocorrem após o pôr do sol. Primeiro a Terra esfria irradiando seu calor para o ar, então o ar esfria. Isso deixa a atmosfera superior ainda aquecida enquanto o ar diretamente superior à Terra é resfriado. O processo pode continuar até antes do amanhecer. Inversões por radiação ocorrem principalmente em noites claras e de tempo bom durante o verão. Elas produzem maior refração que duto.

Conforme mencionado anteriormente, dutos ocorrem quando a refração de um sinal é tão grande que ele retorna à Terra. Mapas meteorológicos são de grande valia para prever as condições de propagação por este modo.

Uma das causas comuns da formação de dutos são sistemas meteorológicos conhecidos como ciclones. O comportamento típico é ilustrado no mapa simplificado abaixo. Veja a frente fria em formação no oeste movendo-se para o leste. Ao mesmo tempo uma massa de ar quente está em formação a leste da frente fria e move-se lentamente em direção ao norte. Quando esse comportamento ocorrer, busque emissoras ao sul (ou norte, se possível). Sinais distantes até 1600 km podem ser captados.

Figura 3 – Um ciclone provocará melhora nas condições de propagação para o sul conforme a indicado pelas linhas no mapa. Dexistas no sul dos Estados Unidos podem captar bons sinais das direções leste/oeste.

Esse comportamento do tempo é mais comum nos meses de primavera. O horário indicado para escutas é o anoitecer e início da manhã. Por conta da rápida movimentação da frente fria a abertura raramente dura mais que 24 a 36 horas.

Outra causa da formação de dutos são largos e lentos sistemas de alta pressão. A baixa de nível e compressão do ar no sistema de alta pressão cria uma inversão. Preste atenção a sinais no anoitecer e amanhecer. Esse tipo de sistema de alta pressão pode permanecer por dias e as aberturas por horas a fio. É mais comum sua ocorrência na parte leste do país durante o final do verão. Os sinais mais fortes tendem a vir do sul e sudoeste.

Tanto frentes quentes como frias podem melhorar as condições de propagação troposférica. Assim como as inversões elas tendem mais aumentar a refração que produzir dutos.

Figura 4 – O mapa mostra um típico comportamento a ser observado em um mapa meteorológico. A área de alta pressão está localizada próximo da costa leste dos Estados Unidos. Possui linhas retas indicando a direção de possíveis aberturas. A costa oeste raramente passa por condições de melhora na propagação por conta de zonas de alta pressão.

Uma frente quente produz inversão quando uma massa de ar quente se move para cima e sobre uma massa estacionária de ar frio. Aberturas para sinais distantes centenas de quilômetros acima da frente quente podem ocorrer.

Uma frente fria produz a mesma condição quando tenta passar sob uma frente de ar quente. Neste caso, busque emissoras duas ou três horas após a passagem da frente fria.

Em ambos os casos os sentidos de abertura serão paralelos às frentes.

Mapas Meteorológicos
Há várias fontes de mapas meteorológicos. O noticiário pode ser uma delas. Ainda que possam haver detalhes, não terá em mãos dados do momento presente. Mapas meteorológicos de jornal podem ser outra opção. Fazendo isso você poderá ver os vários sistemas em desenvolvimento, evolução e progresso. Isso dará um panorama melhor e tornará mais fácil a tarefa de previsão de propagação pela troposfera.

Sites como o Weather Channel, Climatempo e até mesmo da Marinha do Brasil podem servir como boas fontes auxiliares.

Os mapas meteorológicos mais úteis não incluem apenas o centro de sistemas de alta pressão, mas também as isóbaras (linhas que unem pontos com mesma pressão barométrica). As isóbaras indicam quão grande um sistema de alta pressão é.

O mapa abaixo é um exemplo detalhado publicado no The Globe and Mail. Os símbolos são devidamente explicados. Mapas em outros jornais podem não ter as isóbaras.

Figura 5 – Áreas de alta e baixa pressão são marcadas com as letras H e L. As linhas finas (observe a área de alta pressão ao sul de Iqaluit) são isóbaras. As frentes frias são indicadas por linhas grossas com picos triangulares (observe a frente ao sul de Churchill). Frentes quentes são representadas por linhas grossas com semicírculos (observe a frente ao norte de Victoria). Sistemas meteorológicos maiores normalmente se movem para o leste de 800 a 1200 km por dia.

Quer mais informações?
Há várias fontes de informação sobre propagação em FM e TV. Em muitos casos, especialmente as fontes da ARRL (American Radio Relay League) levarão a outras. Geralmente livros sobre rádio explicam a propagação em FM e TV em capítulos de propagação em VHF/UHF. Seguem algumas delas:

ARRL Handbook (Negington, CT: ARRL)
The Radio Amateur’s VHF Manual (Newington, CT: ARRL)
Beyound Line of Sight (Newington, CT: ARRL)
The VHF/UHF DX Book (Newington, CT: ARRL)
J. N. Gannaway, Ph. D., G3YGF
“Tropospheric Scatter Propagation”, QST, Novembro de 1983
Mark A. Moynahan, W2ALJ, “VHF Propagation Scatter Propagation and Amateur Radio”, QST, Março de 1956
Joe Eisenberg, “Tropo Brings in TV and FM DX”, Monitoring Times, Julho de 1994
CQ VHF (Hicksville, NY: CQ Communications Inc.)

Artigo traduzido mediante autorização do Ontario DX Association. A publicação em qualquer outro meio é expressamente proibida.

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