La base “Dirigibile Italia” a Ny-Ålesund. Nel riquadro rosso l’antenna del ricevitore GNSS (INGV). Foto di V. Romano e G. De Franceschi ©INGV
La ionosfera può presentare irregolarità di densità elettronica che possono causare diffrazione e dispersione dei segnali radio che la attraversano. Le fluttuazioni dei segnali satellitari sia in ampiezza che fase prendono il nome di scintillazione ionosferica. La scintillazione ionosferica può provocare seri problemi ai segnali satellitari, compromettendo, per esempio, la qualità delle soluzioni fornite dei sistemi di navigazione. La ionosfera può discostarsi dal comportamento atteso e previsto dai modelli. Questo accade per esempio quando la ionosfera include al suo interno delle irregolarità, delle zone in cui la densità elettronica si distingue nettamente da quella dell’ambiente circostante. Queste irregolarità possono causare effetti di diffrazione, vale a dire di scintillazione, sui segnali che le attraversano. La formazione, l’evoluzione e la dinamica di tali irregolarità sono determinate dall'interazione tra il campo geomagnetico, le correnti ionosferiche, il campo magnetico interplanetario (IMF) e il vento solare (ossia il flusso di particelle energetiche provenienti dal Sole) e sono la manifestazione di diversi fenomeni fisici a seconda della latitudine a cui si manifestano. Le scintillazioni ionosferiche sono maggiormente presenti nelle aree di bassa ed alta latitudine.
Per monitorare effetti così transitori come le scintillazioni ionosferiche è necessario utilizzare dei ricevitori GPS in grado di campionare il segnale sia in ampiezza che fase con una frequenza di almeno 50Hz. Nell’ambito delle attività di monitoraggio e di Meteorologia Spaziale (Space Weather) l’INGV ha realizzato una rete di ricevitori GISTM (“GPS Ionospheric Scintillation and TEC Monitors”) in grado di fornire in tempo reale informazioni sulle scintillazioni ionosferiche. Il sistema GISTM è basato su ricevitori in grado di fornire degli indici utili per lo studio delle scintillazioni sui segnali a diverse frequenze emessi dai satelliti di diverse costellazioni GNSS (Global Navigation Satellite Systems) ed il valore di TEC (Contenuto Elettronico Totale). Attualmente la rete, in continuo aggiornamento, è costituita da ricevitori installati alle Isole Svalbard (Norvegia), in Antartide, sull’isola di Lampedusa (Italia) e a Sao Paolo (Brasile). Il primo GISTM è stato installato nel settembre 2003 presso la stazione artica italiana "Dirigibile Italia" a Ny Alesund (79,9° N, 11,9° E, Svalbard, Norvegia).
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