Ionosfera Terrestre

Nós aprendemos no colégio que a atmosfera terrestre é dividida em camadas, sendo essas a Troposfera, Estratosfera, Mesosfera, Termosfera e Exosfera, como podemos ver na Figura 1. Essa classificação é feita segundo a variação da temperatura com a altitude. Na troposfera a temperatura da atmosfera diminui até um ponto onde há uma inversão, tropopausa, e a temperatura aumenta, separando a troposfera da estratosfera. Na estratosfera a temperatura aumenta até a estratopausa, onde a temperatura deixa de aumentar e passa a diminuir novamente na mesosfera, até a mesopausa, onde mais uma vez a temperatura deixa de diminuir e passa a aumentar na termosfera. A exosfera fica acima de 1000 km de altitude, onde é definido que não há mais atmosfera.

Figura 1: Camadas da Atmosfera Terrestre segundo a variação de temperatura.

Uma outra classificação da atmosfera terrestre é feita quando utiliza-se como referência a quantidade de íons presentes em relação a altitude. Essa região da atmosfera rica em íons é conhecida como Ionosfera. Apesar de não ser tão conhecida como a classificação descrita anteriormente, a ionosfera é muito importante, pois devido a separação das cargas elétricas dos átomos da atmosfera pela interação da radiação solar, cria-se correntes elétricas que tanto auxiliam como guias de ondas, permitindo que sinais de rádio sejam transmitidos a longas distâncias, como ilustrado pela Figura 2, quanto perturbam os sinais de satélites de telecomunicações, GPS, entre outros, causando espalhamento no sinal ou mesmo sua perda momentânea.

Figura 2: Ionosfera como guia de onda de rádio. Fonte: http://apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter1/ion2.html.

Na Figura 3 podemos ver dois perfis da densidade de plasma em relação a altitude. O perfil azul mostra a densidade de íons durante o dia, onde podemos identificar três camadas, D, E e F, que é subdividida em F1 e F2. O perfil vermelho mostra a densidade eletrônica a noite, onde somente permanece a camada F. Isso ocorre porque o que ioniza a atmosfera é a radiação solar, a noite, como não há radiação solar, os íons das camadas D e E se recombinam, tornando essas camadas neutras. Já na camada F, a quantidade de íons é tanta que durante a noite não há tempo para que todos os íons se recombinem, restando uma boa quantidade de átomos ionizados. Mais detalhes das características de cada uma das camadas da ionosfera serão tema de um novo post.

Figura 3: Perfis da densidade eletrônica na atmosfera terrestre em função da altitude durante o dia (curva azul) e a noite (curva vermelha). Fonte: www.astrosurf.com/luxorion/Radio/ionosphere-plasma-density.

A Ionosfera é uma região da atmosfera fascinante, que necessita ser entendida para que os efeitos do Clima Espacial possam ser minimizados. Essa camada da atmosfera sofre influência direta do Sol e nós somos afetados uma vez que os sinais das ondas eletromagnéticas dos sistemas de telecomunicações, segurança, GPS, atravessam essa camada e qualquer distúrbio presente nela pode afetar esses sistemas, fazendo com que tenhamos absorção de ondas HF, interferências em sinais de rádio e TV, cintilações nos sinais de satélites causando atrasos ou mesmo a perda do sinal de GPS, o que pode causar problemas graves, uma vez que muitos aviões são guiados por GPS. Esses efeitos ionosféricos estão esquematicamente ilustrados na Figura 4.

Figura 4: Ilustração esquemática dos efeitos ionosféricos em nossa vida cotidiana. Fonte: http://www.astrosurf.com/luxorion/Radio/ionospheric-effects.