Compreendendo os Índices Solares

Por Ian Poole, G3YWX

Quando alguém lhe diz que o fluxo está em 200 e o K é 3, você sabe do que está falando? Você saberá depois de ler este artigo!

Uma das principais habilidades para qualquer operador de DX em HF é saber avaliar como podem estar as condições das bandas. Em um dia, as condições podem estar excelentes, com muitas estações audíveis de todo o mundo, mas alguns dias depois pode acontecer de apenas algumas poucas estações serem audíveis. Para ter uma ideia das condições, utilizam-se três índices principais: o fluxo solar e os índices Ap e Kp. Um bom conhecimento prático do que esses números representam e do que significam é uma vantagem até mesmo para o radioamador com a estação mais bem equipada.

Sinopse

A ionosfera pode ser visualizada como contendo várias camadas. Na verdade, há ionização em toda a ionosfera; as camadas são, na realidade, picos nos níveis de ionização, como pode ser visto na Figura 1. A ionosfera afeta as ondas de rádio porque, de acordo com o nível de ionização, os sinais são refratados, ou seja, desviados de sua trajetória em linha reta. Muitas vezes, o nível de ionização é suficientemente alto para permitir que os sinais retornem à Terra.
Figura 1: Níveis aproximados de ionização na atmosfera

As condições nas bandas de HF variam continuamente como resultado das variações nos níveis de ionização da ionosfera. A radiação proveniente principalmente do Sol atinge a ionosfera superior, fazendo com que as moléculas se ionizem, criando íons positivos e elétrons livres. Existe um estado de “equilíbrio dinâmico”. Os elétrons livres que afetam as ondas de rádio recombinam-se com os íons positivos para reformar moléculas. Quando os níveis de ionização são mais elevados (quando há mais elétrons livres), a ionosfera é mais capaz de refletir os sinais de rádio de volta à Terra. Além disso, altos níveis de ionização significam frequências máximas utilizáveis mais altas e melhores condições em HF.

O nível de ionização em qualquer ponto acima da Terra depende de diversos fatores, incluindo a hora do dia, a estação do ano e, mais importante de todos, o ciclo das manchas solares. Observa-se que o nível de radiação proveniente do Sol aumenta à medida que o número de manchas solares cresce. Assim, o nível de radiação recebido do Sol atinge seu pico próximo ao máximo do ciclo de manchas solares. De fato, é a área brilhante ao redor da mancha solar, chamada “plage”, que emite a maior parte da radiação adicional.

Entretanto, nem tudo são boas notícias. No pico das manchas solares, o nível de atividade geomagnética também aumenta. Isso ocorre porque o Sol emite grandes quantidades de partículas. Normalmente há um fluxo constante dessas partículas, mas em ocasiões como durante as erupções solares, o nível dessas emissões aumenta consideravelmente. Quando atingem o campo magnético da Terra, ele se torna perturbado, criando uma tempestade magnética que pode ser detectada em pontos ao redor do globo. Outro efeito é que a própria ionosfera pode ser perturbada, dando origem a uma tempestade ionosférica. Isso degradará as comunicações em HF e, quando particularmente intensa, pode levar a um apagão total em HF.

Fluxo Solar

Uma medida conhecida como fluxo solar é utilizada como indicador básico da atividade solar e para determinar o nível de radiação recebida do Sol. O fluxo solar é medido em unidades de fluxo solar (SFU) e corresponde à quantidade de ruído ou fluxo de rádio emitido na frequência de 2800 MHz (10,7 cm). O Observatório de Rádio de Penticton, na Colúmbia Britânica, Canadá, divulga essa medida diariamente. O fluxo solar está intimamente relacionado à quantidade de ionização e, portanto, à concentração de elétrons na região F2. Como resultado, fornece uma indicação muito boa das condições para comunicação a longa distância.

O valor do fluxo solar pode variar de cerca de 50 até 300. Valores baixos indicam que a frequência máxima utilizável será baixa e que as condições gerais não serão muito boas, especialmente nas bandas mais altas de HF. Por outro lado, valores altos geralmente indicam que há ionização suficiente para sustentar comunicações a longa distância em frequências mais altas que o normal. Entretanto, lembre-se de que são necessários alguns dias de valores elevados para que as condições melhorem. Tipicamente, valores acima de 200 são medidos durante o pico do ciclo de manchas solares, com valores altos de até 300 ocorrendo por períodos mais curtos.

Figura 2: Sinais que se propagam pela ionosfera sofrem refração e podem retornar à Terra.”

Atividade Geomagnética

Existem dois índices utilizados para determinar o nível de atividade geomagnética: o índice A e o índice K. Eles indicam a severidade das flutuações magnéticas e, consequentemente, o grau de perturbação da ionosfera.

O primeiro dos dois índices utilizados para medir a atividade geomagnética é o índice K. Cada observatório magnético calibra seu magnetômetro de modo que seu índice K descreva o mesmo nível de perturbação magnética, independentemente de o observatório estar localizado nas regiões aurorais ou no equador terrestre. Em intervalos de três horas, a partir de 0000 UTC de cada dia, determinam-se os desvios máximos em relação à curva de um dia calmo em um determinado observatório, selecionando-se o maior valor. Esse valor é então tratado matematicamente e o índice K é calculado para aquele local.

O índice K é um número “quase logarítmico” e, portanto, não pode ser simplesmente calculada uma média para fornecer uma visão de longo prazo do estado do campo magnético terrestre. Assim surgiu o índice A, uma média diária. A cada intervalo de 3 horas, o índice K de um observatório é convertido em um índice “a” equivalente utilizando a Tabela 1, e os 8 valores de “a” são promediados para produzir o índice A daquele dia. Ele pode atingir valores próximos de 100. Durante tempestades geomagnéticas muito severas, pode alcançar valores de até 200 e, muito ocasionalmente, ainda mais. A leitura do índice A varia de um observatório para outro, pois as perturbações magnéticas podem ser locais. Para superar isso, os índices são promediados globalmente para fornecer o índice Ap, o valor planetário.

Da mesma forma, o índice Kp é a média planetária de todos os índices K dos observatórios ao redor do mundo. Valores entre 0 e 1 representam condições magnéticas calmas e indicam boas condições nas bandas de HF, desde que haja nível suficiente de fluxo solar. Valores entre 2 e 4 indicam condições magnéticas instáveis ou até ativas, e provavelmente resultarão em degradação das condições em HF. Subindo na escala, 5 representa uma tempestade menor, 6 uma tempestade maior, e de 7 a 9 representam uma tempestade muito intensa, que resultaria em apagão das comunicações em HF.

Embora tempestades geomagnéticas e ionosféricas estejam relacionadas, vale notar que são diferentes. Uma tempestade geomagnética é uma perturbação do campo magnético da Terra, enquanto uma tempestade ionosférica é uma perturbação da ionosfera.

Interpretando os Valores

A maneira mais fácil de utilizar esses números é inseri-los em um programa de previsão de propagação. Isso fornecerá a previsão mais precisa do que pode estar ocorrendo. Esses programas levam em conta fatores como os caminhos dos sinais, pois alguns cruzam os polos e serão muito mais afetados por tempestades do que aqueles que cruzam o equador.

Se você não possui software de propagação, ainda é possível obter uma boa noção do que os números significam avaliando-os mentalmente. Evidentemente, níveis elevados de fluxo solar são boas notícias. Em geral, quanto maior o fluxo, melhores serão as condições nas frequências mais altas de HF e até mesmo em 6 metros. Entretanto, os níveis precisam ser mantidos por alguns dias. Dessa forma, o nível geral de ionização na camada F2 aumentará. Tipicamente, valores de 150 ou mais garantem boas condições nas bandas de HF, embora níveis de 200 ou mais indiquem condições no auge. Assim, as frequências máximas utilizáveis aumentarão, proporcionando boas condições.

O nível de atividade geomagnética tem efeito adverso, reduzindo as frequências máximas utilizáveis. Quanto maior o nível de atividade, refletido em índices Ap e Kp mais elevados, maior será a redução das MUFs. A quantidade real dessa redução dependerá não apenas da severidade da tempestade, mas também de sua duração.

Resumo

Como regra geral, verifique os níveis de fluxo solar e o índice K. Esses valores podem ser encontrados em diversos locais, inclusive na Internet. Se você se conectar por rádio ou telnet a uma rede de monitoramento de DX, poderá obter essas informações enviando o comando SHOW/WWV. Observe que os índices A e K transmitidos pela WWV representam os valores de “média latitude” para Boulder, Colorado, e podem não refletir as condições em todo o mundo. Para obter as melhores condições, o fluxo solar deve permanecer acima de aproximadamente 150 por alguns dias, com o índice K abaixo de 2. Quando essas condições forem atendidas, verifique as bandas e espere encontrar um bom DX no ar!

Ian Poole é radioamador licenciado há mais de 30 anos e tem sido ativo em muitas bandas, com preferência por HF em SSB e CW. É também autor de diversos livros, incluindo Your Guide to Propagation (and VHF/UHF Antennas). Pode ser contatado em 5 Meadway, Staines, TW18 2PW, Reino Unido; ian_poole@lineone.net.

Glossário de Termos dos Índices Solares

Índice ap: Medida do nível geral de atividade geomagnética em todo o globo para um determinado dia. Trata-se de uma média, em intervalos de 3 horas, da “amplitude equivalente” da atividade magnética, baseada em dados do índice K provenientes de 11 observatórios magnéticos no Hemisfério Norte e 2 no Hemisfério Sul, situados entre as latitudes geomagnéticas de 46 e 63 graus.

Índice Ap: Índice diário determinado a partir de oito valores do índice ap. Atividade geomagnética: Variações naturais no campo geomagnético classificadas como calmas, instáveis, ativas e níveis de tempestade geomagnética. Tempestade geomagnética: Perturbação mundial do campo magnético da Terra, distinta das variações diurnas regulares. Uma tempestade ocorre quando Ap > 29; uma tempestade menor quando 29 < Ap < 50; uma tempestade maior quando 50 ≤ Ap < 100; e uma tempestade severa quando Ap ≥ 100.

Índice K: Índice local quase logarítmico da variação da atividade magnética em intervalos de 3 horas, em relação a uma curva assumida de dia calmo, para um único observatório geomagnético. Introduzido por J. Bartels em 1938, consiste em um único dígito de 0 a 9 para cada intervalo de 3 horas do dia em Tempo Universal (UT).

Índice Kp: O índice planetário Kp, referente ao intervalo de 3 horas, é a média padronizada do índice K obtida a partir de 13 observatórios geomagnéticos situados entre 44 e 60 graus de latitude geomagnética norte ou sul. A escala vai de 0 a 9, expressa em terços de unidade; por exemplo, 5– corresponde a 4⅔, 5 corresponde a 5 e 5+ corresponde a 5⅓. Esse índice planetário foi concebido para medir a radiação de partículas solares por meio de seus efeitos magnéticos. O índice ap de 3 horas (faixa equivalente) é derivado do índice Kp.

Nota: Os índices Kp, Ap e outros podem ser baixados via FTP em ftp.ngdc.noaa.gov/STP/GEOMAGNETIC_DATA/INDICES/KP_AP/. Os índices também podem ser obtidos em www.sec.noaa.gov/Data/alldata.html.

Fonte: “A Glossary of Space Weather Terms” (www.irfl.lu.se/HeliosHome/spacew9.html) e o site do National Geophysical Data Center (ww.ngdc.noaa.gov/stp/GEOMAG/kp_ap.html).

Esta matéria foi originalmente publicada na Revista QST Magazine de Setembro de 2002 e pode ser lida no original, em inglês, clicando aqui

Mais informações informações sobre índices solares também podem ser encontradas no site INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) clicando aqui