Τα ραδιοκύματα είναι ένα είδος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Είναι περισσότερο γνωστά για τη χρήση τους σε τεχνολογίες επικοινωνίας όπως η τηλεόραση, τα κινητά τηλέφωνα και τα ραδιόφωνα. Αυτές οι συσκευές λαμβάνουν ραδιοκύματα και τα μετατρέπουν σε μηχανικούς κραδασμούς στο ηχείο για να δημιουργήσουν ηχητικά κύματα.
Το φάσμα ραδιοσυχνοτήτων είναι ένα σχετικά μικρό μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος (EM). Το φάσμα ΗΜ διαιρείται συνήθως σε επτά περιοχές κατά σειρά μειούμενου μήκους κύματος και αυξανόμενης ενέργειας και συχνότητας.
δείτε περισσότερα
Αστρολογία και ιδιοφυΐα: ΑΥΤΑ είναι τα 4 πιο λαμπρά ζώδια του…
iPhone που δεν πέτυχαν: 5 λανσαρίσματα απορρίφθηκαν από το κοινό!
Οι συνήθεις ονομασίες είναι: ραδιοκύματα, μικροκύματα, υπέρυθρες (IR), ορατό φως, υπεριώδες (UV), ακτίνες Χ και ακτίνες γάμμα.
Τα ραδιοκύματα έχουν τα μεγαλύτερα μήκη κύματος στο φάσμα ΗΜ, σύμφωνα με τη NASA. Κυμαίνονται από περίπου 0,04 ίντσες (1 χιλιοστό) έως πάνω από 62 μίλια (100 χιλιόμετρα).
Έχουν επίσης τις χαμηλότερες συχνότητες, από περίπου 3.000 κύκλους ανά δευτερόλεπτο, ή 3 kilohertz, έως περίπου 300 δισεκατομμύρια hertz, ή 300 gigahertz.
Το ραδιοφάσμα είναι περιορισμένος πόρος και συχνά συγκρίνεται με γεωργική γη. Ακριβώς όπως οι αγρότες πρέπει να οργανώσουν τη γη τους για να έχουν την καλύτερη σοδειά από άποψη ποσότητα και ποικιλία, το ραδιοφάσμα θα πρέπει να κατανέμεται περισσότερο μεταξύ των χρηστών αποτελεσματικός.
Στη Βραζιλία, το Υπουργείο Επιστήμης, Τεχνολογίας, Καινοτομιών και Επικοινωνιών διαχειρίζεται τις εκχωρήσεις συχνοτήτων σε όλο το ραδιοφάσμα.
Ο Σκωτσέζος φυσικός James Clerk Maxwell ανέπτυξε μια ενοποιημένη θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού τη δεκαετία του 1870. Προέβλεψε την ύπαρξη ραδιοκυμάτων.
Το 1886, ο Heinrich Hertz, Γερμανός φυσικός, εφάρμοσε τις θεωρίες του Maxwell στην παραγωγή και λήψη ραδιοκυμάτων. Ο Hertz χρησιμοποίησε απλά οικιακά εργαλεία, συμπεριλαμβανομένου ενός επαγωγικού πηνίου και ενός βάζου Leyden (ένας τύπος πυκνωτής που αποτελείται από ένα γυάλινο βάζο με στρώματα φύλλων μέσα και έξω) για τη δημιουργία κυμάτων ηλεκτρομαγνητικός.
Ο Hertz έγινε ο πρώτος άνθρωπος που μετέδωσε και έλαβε ελεγχόμενα ραδιοκύματα. Η μονάδα συχνότητας ενός κύματος ΗΜ – ένας κύκλος ανά δευτερόλεπτο – ονομάζεται hertz, προς τιμήν του.
Το ραδιοφάσμα χωρίζεται γενικά σε εννέα ζώνες:
| Ζώνη | εύρος συχνοτήτων | εύρος μήκους κύματος |
| Εξαιρετικά χαμηλή συχνότητα (ELF) | <3 kHz | > 100 χλμ |
| Πολύ χαμηλή συχνότητα (VLF) | 3 έως 30 kHz | 10 έως 100 χλμ |
| Χαμηλή συχνότητα (LF) | 30 έως 300 kHz | 1 m έως 10 km |
| Μέση συχνότητα (MF) | 300 kHz έως 3 MHz | 100 m έως 1 km |
| Υψηλή συχνότητα (HF) | 3 έως 30 MHz | 10 έως 100 μέτρα |
| Πολύ υψηλή συχνότητα (VHF) | 30 έως 300 MHz | 1 έως 10 μ |
| Υπερυψηλές συχνότητες (UHF) | 300MHz έως 3GHz | 10 cm έως 1 m |
| Υπερυψηλές συχνότητες (SHF) | 3 έως 30 GHz | 1 έως 1 cm |
| Εξαιρετικά υψηλή συχνότητα (EHF) | 30 έως 300 GHz | 1 mm έως 1 cm |
Τα ραδιοκύματα ELF είναι τα χαμηλότερα από όλες τις ραδιοσυχνότητες. Έχουν μεγάλη εμβέλεια και είναι χρήσιμα για επικοινωνία με υποβρύχια και μέσα σε ορυχεία και σπηλιές.
Η πιο ισχυρή φυσική πηγή κυμάτων ELF/VLF είναι οι κεραυνοί, σύμφωνα με τον Όμιλο Stanford VLF. Τα κύματα που παράγονται από τον κεραυνό μπορούν να αναπηδούν εμπρός και πίσω μεταξύ της Γης και της ιονόσφαιρας.
Οι ζώνες ραδιοφώνου LF και MF περιλαμβάνουν θαλάσσιο και αεροπορικό ραδιόφωνο, καθώς και εμπορικό ραδιόφωνο AM (διαμόρφωση πλάτους). Οι ραδιοφωνικές ζώνες AM είναι μεταξύ 535 kilohertz και 1,7 megahertz.
Το ραδιόφωνο AM έχει μεγάλη εμβέλεια, ιδιαίτερα τη νύχτα, όταν η ιονόσφαιρα είναι η καλύτερη για την ανάκτηση των κυμάτων πίσω στη Γη. Ωστόσο, υπόκειται σε παρεμβολές που επηρεάζουν την ποιότητα του ήχου.
Όταν ένα σήμα μπλοκάρεται μερικώς – για παράδειγμα, από ένα κτίριο με μεταλλικούς τοίχους, όπως ένας ουρανοξύστης – η ένταση του ήχου μειώνεται.
Οι ζώνες HF, VHF και UHF περιλαμβάνουν ραδιόφωνο FM, τηλεοπτική μετάδοση, ραδιόφωνο δημόσιας υπηρεσίας, κινητά τηλέφωνα και GPS (παγκόσμιο σύστημα εντοπισμού θέσης). Αυτές οι ζώνες συνήθως χρησιμοποιούν «διαμόρφωση συχνότητας» (FM) για να κωδικοποιήσουν ή να αποτυπώσουν ένα σήμα ήχου ή δεδομένων στο φέρον κύμα.
Στη διαμόρφωση συχνότητας, το πλάτος (μέγιστο εύρος) του σήματος παραμένει σταθερό ενώ το η συχνότητα ποικίλλει, μεγαλύτερη ή μικρότερη, με ρυθμό και μέγεθος που αντιστοιχεί στο ηχητικό σήμα ή δεδομένα.
Τα FM έχουν καλύτερη ποιότητα σήματος από το AM επειδή οι περιβαλλοντικοί παράγοντες δεν επηρεάζουν τη συχνότητα με τον τρόπο που επηρεάζουν. επηρεάζουν το πλάτος και ο δέκτης αγνοεί τις διακυμάνσεις του πλάτους όσο το σήμα παραμένει πάνω από ένα όριο Ελάχιστο. Οι ραδιοφωνικές συχνότητες FM είναι μεταξύ 88 megahertz και 108 megahertz.
Το ραδιόφωνο βραχέων κυμάτων χρησιμοποιεί συχνότητες στην περιοχή HF, από περίπου 1,7 megahertz έως 30 megahertz, σύμφωνα με την National Association of Short Wave Broadcasters (NASB). Μέσα σε αυτό το εύρος, το φάσμα βραχέων κυμάτων χωρίζεται σε πολλά τμήματα.
Σε όλο τον κόσμο, υπάρχουν εκατοντάδες σταθμοί βραχέων κυμάτων, σύμφωνα με το NASB. Οι σταθμοί βραχέων κυμάτων μπορούν να ακουστούν για χιλιάδες χιλιόμετρα επειδή τα σήματα αναπηδούν από την ιονόσφαιρα και αναπηδούν εκατοντάδες ή χιλιάδες χιλιόμετρα από το σημείο προέλευσής τους.
Τα SHF και EHF αντιπροσωπεύουν τις υψηλότερες συχνότητες στη ζώνη ραδιοφώνου. Μερικές φορές θεωρούνται μέρος της ζώνης μικροκυμάτων. Τα μόρια στον αέρα τείνουν να απορροφούν αυτές τις συχνότητες, γεγονός που περιορίζει το εύρος και τις εφαρμογές τους.
Ωστόσο, τα μικρά μήκη κύματός τους επιτρέπουν στα σήματα να κατευθύνονται σε στενές δέσμες από δορυφορικά πιάτα. Αυτό επιτρέπει την επικοινωνία μικρής εμβέλειας και υψηλού εύρους ζώνης μεταξύ σταθερών τοποθεσιών.
Το SHF, το οποίο επηρεάζεται λιγότερο από τον αέρα από το EHF, χρησιμοποιείται για εφαρμογές μικρής εμβέλειας όπως Wi-Fi, Bluetooth και ασύρματο USB (universal serial bus).
Μπορεί να λειτουργήσει μόνο σε μονοπάτια οπτικής επαφής, καθώς τα κύματα τείνουν να αναπηδούν από αντικείμενα όπως αυτοκίνητα, βάρκες και αεροσκάφη. Δεδομένου ότι τα κύματα αναπηδούν από αντικείμενα, το SHF μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για ραντάρ.
Το διάστημα είναι γεμάτο από πηγές ραδιοκυμάτων: πλανήτες, αστέρια, σύννεφα αερίου και σκόνης, γαλαξίες, πάλσαρ, ακόμη και μαύρες τρύπες. Μελετώντας τα, οι αστρονόμοι μπορούν να μάθουν για την κίνηση και τη χημική σύνθεση αυτών των κοσμικών πηγών, καθώς και τις διαδικασίες που προκαλούν αυτές τις εκπομπές.
Ένα ραδιοτηλεσκόπιο «βλέπει» τον ουρανό πολύ διαφορετικά από ό, τι φαίνεται στο ορατό φως. Αντί να βλέπει μυτερά αστέρια, ένα ραδιοτηλεσκόπιο συλλαμβάνει μακρινά πάλσαρ, περιοχές σχηματισμού άστρων και υπολείμματα σουπερνόβα.
Τα ραδιοτηλεσκόπια μπορούν επίσης να ανιχνεύσουν κβάζαρ, το οποίο είναι σύντομο για οιονεί αστρικές ραδιοπηγές. Ένα κβάζαρ είναι ένας απίστευτα φωτεινός γαλαξιακός πυρήνας που τροφοδοτείται από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.
Τα κβάζαρ ακτινοβολούν ενέργεια σε όλο το φάσμα ΗΜ, αλλά το όνομα προέρχεται από το γεγονός ότι τα πρώτα κβάζαρ που αναγνωρίστηκαν εκπέμπουν κυρίως ραδιοενέργεια. Τα κβάζαρ είναι πολύ ενεργητικά. μερικοί εκπέμπουν 1.000 φορές περισσότερη ενέργεια από ολόκληρο τον Γαλαξία.
Οι αστρονόμοι του ραδιοφώνου συχνά συνδυάζουν πολλά μικρότερα τηλεσκόπια σε μια συστοιχία για να κάνουν μια πιο καθαρή ή υψηλότερης ανάλυσης ραδιοεικόνα.
Για παράδειγμα, το ραδιοτηλεσκόπιο Very Large Array (VLA) στο Νέο Μεξικό αποτελείται από 27 κεραίες διατεταγμένες σε ένα τεράστιο σχέδιο «Y», διαμέτρου 36 χιλιομέτρων.
