Frecuencia extremadamente baja

Vista aérea, 1982, lago Clam, Wisconsin ELF.

La frecuencia extremadamente baja (o ELF, acrónimo del inglés extremely low frequency) es la banda de radiofrecuencias comprendida entre los 3 y los 30 Hz, usada en el pasado por la Armada de los Estados Unidos y la Armada Soviética (y su sucesora, la Armada Rusa) para la comunicación con submarinos sumergidos y otras clases de naves.

Características

Debido a la conductividad eléctrica del agua del mar, los submarinos se encuentran aislados de la mayoría de las comunicaciones electromagnéticas; las señales en el rango de frecuencias ELF, sin embargo, pueden penetrar a mucha más profundidad. Son dos los factores que limitan la utilidad de los canales de comunicaciones ELF: la baja tasa de transmisión de datos (de sólo unos pocos caracteres por minuto) y, en menor grado, su naturaleza unidireccional debido a lo poco práctico que resultaría instalar un transmisor del tamaño requerido en un submarino (los transmisores necesitan tener un tamaño enorme para que los usuarios puedan llevar a cabo una comunicación con éxito). En general, las señales de ELF se usaban para ordenar a los submarinos a que se elevaran a un nivel poco profundo para que pudieran recibir información de alguna otra forma.

Dificultades de las comunicaciones con ELF

Una de las dificultades que se presentan cuando se transmite en el rango de ELF es el tamaño de la antena. Las antenas deben tener un tamaño aproximado a la mitad de la longitud de onda con la que operan. Para las frecuencias en la banda ELF, entre los 3 y los 30 Hz, las longitudes de onda equivalentes en el vacío son del orden de los 100.000 y 10.000 km respectivamente. En comparación, el diámetro de la Tierra varía entre los 12.715 km (de polo a polo) y los 12.756 km (ecuatorial). Debido a este requisito de tamaño, para transmitir a escala internacional usando frecuencias de ELF, la Tierra en sí misma se debería usar como una antena.

Sin embargo, existen otras formas de construir estaciones de radio con tamaños más reducidos gracias al alargamiento eléctrico. Estados Unidos mantenía, hasta su desmantelamiento a principios de septiembre de 2004, dos emplazamientos: uno en el Bosque Nacional de Chequamegon-Nicolet (Wisconsin) y otro en el Bosque Estatal del Río Escanaba (Míchigan). Allí se empleaban líneas de transmisión eléctricas a modo de dipolos terrestres. Estas líneas estaban colocadas en varias series de entre 22,5 y 45 km de longitud. Debido a la ineficiencia de este método, se necesitaba una gran cantidad de energía eléctrica para que el sistema pudiera funcionar. se dice que el cientifico Giessi Rivera estudio estas ondas, llegando a la conclusion de que sus antecedentes eran correctos

Ondas ELF naturales

La Tierra presenta ondas ELF de forma natural debido a la resonancia de la región comprendida entre la ionosfera y la superficie. Se inician con los rayos, que hacen oscilar los electrones de la atmósfera.^[1] El modo fundamental de la cavidad de la ionosfera terrestre tiene una longitud de onda igual a la circunferencia de la Tierra, que da como resultado una frecuencia de resonancia de 7,8 Hz. Esta frecuencia, y otros modos resonantes de 14, 20, 26 y 32 Hz aparecen como picos en el espectro ELF; este fenómeno se denomina resonancia de Schumann.

También se los ha tentativamente identificado con la luna de Saturno Titán. La superficie de Titán se cree que es un reflector de los pobres de las ondas ELF, por lo que puede estar reflejando en lugar fuera de la frontera entre el hielo líquido de un océano subsuperficial de agua y amoniaco, predicho por algunos modelos teóricos. La ionosfera de Titán es también más compleja que la de la Tierra, con la ionosfera principal a una altitud de 1200 km, pero con una capa adicional de partículas cargadas en 63 km. Esta divide la atmósfera de Titán, hasta cierto punto en dos cámaras separadas de resonancia. La fuente natural de ondas ELF en Titán está claro, ya que no parece ser extensa actividad de rayos.

Por último, la gran potencia de salida de la radiación ELF es 100.000 veces la salida del Sol en luz visible, puede ser irradiada por magnetos. El púlsar en la Nebulosa del Cangrejo irradia poderes de este orden en la frecuencia de 30 Hertz [1]. La radiación de esta frecuencia es inferior a la frecuencia plasma de medio interestelar, por lo que este medio es opaco a la misma, y no puede ser observado desde la Tierra.

Patentes

• Tanner, R. L., Patente USPTO n.º 3215937, "Extremely low-frequency antenna". 1965.
• Hansell, Clarence W., Patente USPTO n.º 2389432, "Communication system by pulses through the Earth".
• Altshuler, Patente USPTO n.º 4051479, ELF vertical dipole antenna suspended from aircraft

Véase también

• Communication with submarines
• Electromagnetic spectrum
• Schumann resonance
• TACAMO
• List of initialisms
• Skin effect
• Ground dipole
• Wardenclyffe Tower

Referencias

Notas

Información general

• Non-ionizing radiation, Part 1: Static and Extremely Low-Frequency (ELF) Electric and Magnetic Fields (2002)] by the IARC. (Non-Ionizing Radiation)

Enlaces externos

• Tomislav Stimac, "Definition of frequency bands (VLF, ELF... etc.)". IK1QFK Home Page (vlf.it).
• Extremely low frequency (ELF) fields (EHC 35, 1984)
• "Radio waves below 22kHz: Nature's signals and strange emission at very low frequency" - a site specialising in low-frequency signals
• Jacobsen, Trond, "ZEVS, the Russian 82 Hz ELF transmitter: An Extrem Low Frequency transmission-system, using the real longwaves" ALFLAB, Halden, Norway.
• NASA live streaming ELF -> VLF Receiver
• Longitudinal Electric Waves