ELF significa Extremely Low Frequency. Na nomenclatura da UIT para telecomunicações corresponde a 3–30 Hz, embora outros textos usem a expressão num sentido mais amplo. Para interpretar uma observação, confirma a faixa numérica, o campo medido e as condições de propagação.
ELF, SLF e ULF
| Banda UIT | Frequência | Comprimento de onda livre |
|---|---|---|
| ELF | 3–30 Hz. | Cerca de 100 000–10 000 km. |
| SLF | 30–300 Hz. | Cerca de 10 000–1 000 km. |
| ULF | 300–3 000 Hz. | Cerca de 1 000–100 km. |
Estudos de campos da rede elétrica a 50/60 Hz são frequentemente classificados como ELF num uso mais abrangente. Isso não altera a posição dessas frequências na tabela. Explica a convenção em vez de alternar silenciosamente entre 3–30 e 3–300 Hz.
Comprimento de onda e antena
No vácuo, λ = c/f. A 10 Hz resulta aproximadamente 30 000 km, a 100 Hz cerca de 3 000 km. Não é correto atribuir 200 km a toda a faixa de 70–150 Hz.
Uma antena de poucos metros é eletricamente muito pequena nestas frequências. Adaptação e eficiência podem ser difíceis. Uma bobina alimentada a baixa frequência pode criar um campo local mensurável sem se tornar um transmissor eficiente a grande distância.
Fontes naturais e ressonâncias Schumann
Os raios excitam campos eletromagnéticos. A cavidade entre a superfície da Terra e a ionosfera apresenta ressonâncias globais, com o primeiro modo perto de 8 Hz e outros em frequências superiores.
Os picos têm largura e variam com as condições ionosféricas e a distribuição das trovoadas. Não representam uma única vibração mecânica fixa da Terra nem uma onda com amplitude constante.
O campo elétrico junto de uma descarga e o sinal distante recebido por um sensor são grandezas em condições distintas. Não atribuas 100 kV/m a toda observação ELF associada a raios.
Penetração em meios condutores
Baixar a frequência pode reduzir a atenuação por unidade de percurso, mas o campo continua a diminuir. Num bom condutor homogéneo, δ = √[2/(ωμσ)] descreve uma profundidade característica de amplitude.
Com σ = 4 S/m e μ aproximadamente μ0, o exemplo ideal dá cerca de 80 m a 10 Hz e 25 m a 100 Hz. À distância δ, a amplitude cai para 1/e. Isso não é uma profundidade de comunicação garantida.
Interfaces, fonte e ruído também contam. A crosta terrestre não tem condutividade uniforme e não existe uma profundidade única para rochas, solos e água do mar.
Usos e limitações
Há aplicações especializadas em comunicações de baixa taxa, geofísica e observação do ambiente eletromagnético. A capacidade é limitada por banda útil, antena, potência, ruído e configuração do canal.
Penetração e alcance não significam internet de alta velocidade. Não se deve confundir uma medida científica de campo com receção de uma mensagem digital ou um valor de potência entregue a uma carga.
Como medir
Bobinas e magnetómetros adequados medem componentes magnéticas; sondas elétricas medem outra grandeza. Regista orientação, calibração, resposta em frequência, ruído próprio e duração.
Separa a rede de 50/60 Hz e as suas harmónicas, movimento do sensor, deriva e aparelhos próximos. V/m, tesla e Hz representam grandezas diferentes. Um pico isolado não identifica sozinho a fonte.
Interpretação das observações
Uma correlação com trovoadas ou outros dados ambientais precisa de controlos e explicação. Não demonstra que um pequeno gerador possa criar nuvens ou controlar o clima.
Uma anomalia eletromagnética isolada também não constitui uma previsão fiável de data, local e magnitude de um sismo. Avalia falsos alarmes e verificações independentes, não apenas coincidências escolhidas após os eventos.
Fontes: UIT-R V.431 para os nomes das bandas, NASA sobre ressonâncias Schumann e USGS sobre os limites da previsão sísmica.
