Disegnare la mappa della ionosfera: come funzionano le ionosonde
Incuriosito da un articolo apparso su RadioRivista sui disturbi in onde corte causati dalle Ionosonde ho voluto indagare per scoprire maggiori informazioni riguardanti sull'attività di sondaggio ionosferico e soprattutto per conoscere quali se in l'Italia è attiva in questo campo della ricerca. I disturbi citati nell'articolo sono i famosi fischi o sibili che ogni tanto sentiamo anche su frequenze apparentemente libere e senza disturbi di sorta.
Ho avuto la fortuna, pochi giorno dopo aver letto l'interessante articolo di I2BLZ (Roberto Bolzan) di visitare in maniera approfondita il sito dell'Istituto Nazionale di Geofisica www. ingv .it e scoprire con piacere che esiste una apposita sezione, denominata Unità Organica Aeronomia, che si occupa di studi sulla ionosfera e sulla radiopropagazione che gestisce ben due ionosonde collocate nelle sede di Roma. Vale comunque la pena tornare indietro e spiegare che cosa è una ionosonda e come mai viene utilizza per lo studio della ionosfera.
La ionosonda è un apparato che è in grado di registrare il "ritardo d'eco" ossia l'intervallo fra l'emissione di un impulso e la ricezione del corrispondente segnale riflesso dalla ionosfera. Il diagramma "ritardo d'eco" in funzione della frequenza costituisce lo ionogramma ed è interpretabile, in prima approssimazione, come un profilo verticale locale di densità elettronica. Più praticamente la ionosonda è uno strumento dotato di un trasmettitore ad onde corte da 2 a 30 mhz e di un ricevitore che variano di frequenza molto velocemente (circa 100 khz al secondo) per realizzare in pochi minuti lo "Sweep" completo di trasmissione e ricezione dei segnali dalla ionosfera in tutta la banda. La ionosonda è naturalmente interfacciata ad un computer che restituisce in pochi secondo dopo il ciclo di trasmissione lo ionogramma completo dei dati di MUF (Maximun usable frequency). Gli ionogrammi ottenuti durante la giornata servono agli ricercatori dell' denominata Unità Organica Aeronomia per lo studio della Fisica della Ionosfera e le sue applicazioni alla radiopropagazione. Nella sede dell'Istituto ho avuto il piacere di poter visitare l'impianto di trasmissione delle due ionosonde. I due strumenti utilizzano in trasmissione un sistema di antenne, costituito da una coppia di delta o rombiche verticali di ampiezza decametrica posizionate su piani ortogonali installate su alti pali nel giardini dell'Istituto, nei pressi della Via Ardeatina, zona Roma Sud - Eur.
Ecco il "passaggio" di una ionosonda visualizzato con il ricevitore SDR Perseus
Le trasmissioni avvengono per la Ionosonda DPS Lowell (un modello completamente informatizzato costruito in America) esattamente ai minuti 02, 15, 30 e 45 di ogni giorno ora (es. 12:02, 12:15, 12:30, 12:45) e gli ionogrammi di questo strumenti sono disponibili in rete Internet praticamente in tempo reale all'indirizzo http://ionos.ingv.it/Roma/latest.html. Questa ionosonda trasmette una serie di 200 impulsi al secondo sulle frequenze da 1,5 a 12 mhz con uno sweep di 100 khz al secondo. E' in funzione poi una seconda Ionosonda che trasmette invece allo scoccare di ogni ore (es. 12:00:00) con una potenza di 150 watt che trasmette un'onda continua sempre sulle frequenze da 1,5 a 12 con lo stesso sweep delle prima. La ionosonda DPS Lowell utilizza per la ricezione un complesso sistema DSP per poter distinguere in mezzo al rumore delle onde corte i flebili segnali di eco che vengono riflessi dalla ionosfera. Vale la pena di ricordare che il centro dell'Istituto Nazionale di Geofisica si trova a pochi chilometri di distanza in linea d'aria dal centro ad onda corta della Rai di Prato Smeraldo e dal centro ad onda media di Santa Palomba (ultimamente potenziato a 1200 kw sulla frequenza di 846 khz) che generano un notevole disturbo su tutto lo spettro radio. Per la ricezione dei segnali la prima ionosonda utilizza delle antenne a loop mentre la seconda, un modello più vecchio, utilizza la stessa rombica utilizza per trasmettere.
Gli orologi che comandano le due ionosonde sono sincronizzati con un ricevitore GPS ed è quindi facile, attraverso un semplice orologino radiocontrollato (dal solito segnale DCF 77.5 khz) controllare su qualche frequenza libera il passaggio del segnale delle due ionosonde. Per ascoltare questi segnali conviene sintonizzare il ricevitore in USB e magari memorizzare su un secondo VFO o su qualche memoria del nostro rx qualche frequenza più alta di quella da dove siamo partiti in modo da inseguire la ionosonda che come abbiamo detto sopra attraversa le onde corte ad una velocità di 100 khz al secondo.
Naturalmente queste due non sono le uniche ionosonde attive al mondo, esiste infatti una catena di più di cinquanta stazioni attive che trasmettono in continuazione segnali verso la ionosfera per poter in questo modo realizzare tabelle di radiopropagazione sempre più precise e di ampia portata.
Un esempio di ionogramma:
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Purtroppo mi sono dimenticato di chiedere ai responsabili dell'istituto se hanno mai ricevuto rapporti di ascolto per questo strano tipo di emissioni in onda corta. Vi consiglio di visitare le pagine web dell'Istituto perché sono una miniera di informazioni per gli appassionati di studi sulla radiopropagazione e mi raccomando di non arrabbiarvi più quando sentirete in radio strani sibili, ormai lo sapete è qualcuno che sta studiando la ionosfera !