Que sont les ondes radio?
Les ondes radio sont une forme invisible de rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde varie d'environ un millimètre à plus de 100 000 km, ce qui en fait l'une des gammes les plus étendues du spectre électromagnétique. "Radio" est un terme fourre-tout décrivant toutes les formes de DME avec une longueur d'onde supérieure à 0,04 pouce (un millimètre) et une fréquence inférieure à 300 GHz. Il est généré par le mouvement de la charge électrique, qui peut résulter d'un courant électrique ou du mouvement aléatoire d'atomes et de molécules. Cette forme de DME est cruciale pour les communications humaines et est utilisée pour la télévision, la radio et les téléphones mobiles, ainsi que pour les radars et l’astronomie.
Comment les ondes radio sont produites
Tous les rayonnements électromagnétiques peuvent être considérés comme des ondes ondulant dans un champ électromagnétique, comme des ondulations dans un étang. Ils sont produits lorsqu'une particule chargée électriquement, généralement un électron, change de vitesse ou de direction de mouvement. Cela peut se produire de différentes manières, telles que le chauffage d'atomes et de molécules et la modification des niveaux d'énergie des électrons; les ondes générées par les émetteurs radio résultent du flux de courant électrique. La fréquence et la longueur d'onde dépendent de la quantité d'énergie impliquée, des fréquences plus élevées et des longueurs d'onde plus courtes indiquant des énergies plus élevées. Si le changement d'énergie est relativement faible, des ondes radio peuvent être produites.
Les usages
L'utilisation la plus connue des ondes radio consiste à envoyer des images, de l'audio et du texte sous forme de signaux. La grande longueur d'onde de la radio lui permet de contourner les obstacles et de parcourir de longues distances, à la différence de la lumière visible et d'autres radiations de fréquence supérieure. Les ondes radio dont la longueur d'onde est inférieure à 10 mètres environ sont absorbées par l'atmosphère. Des ondes plus longues vont et viennent entre l'ionosphère et le sol, rendant la radio idéale pour la transmission à l'horizon. Les fréquences les plus basses sont utilisées pour la communication avec les sous-marins, en raison de leur faible énergie (pour la furtivité) et de leur pouvoir de pénétration élevé. On peut considérer que ces basses fréquences ont plus de «basses», ce qui signifie qu'elles pénètrent plus loin, en particulier à travers des milieux épais tels que l'eau.
Pour envoyer des informations par ondes radio, elles doivent être codées d’une manière ou d’une autre. Il existe deux méthodes principales, appelées modulation d'amplitude (AM) et modulation de fréquence (FM). En mode AM, les informations sont codées en faisant varier l’amplitude ou la hauteur des ondes, tandis que la méthode FM implique l’utilisation de modifications de la fréquence pour transporter les données. Les motifs d'amplitudes ou de fréquences différentes sont décodés à l'endroit où ils sont reçus pour reproduire les informations d'origine, qui peuvent être des images, des sons ou du texte. De cette manière, des informations complexes peuvent être transmises sur de longues distances à moindre coût.
La radioastronomie est un outil essentiel pour comprendre l'univers. En raison de la présence de nuages de gaz et de poussières dans les galaxies, il existe une limite à la quantité d'informations pouvant être obtenues en utilisant la lumière visible ou des fréquences plus élevées de REM. Les ondes radio peuvent toutefois franchir ces obstacles, et une grande partie de ce qui a été appris sur l’intérieur des galaxies provient de l’analyse de sources radio naturelles. Les astronomes ont également pu détecter le rayonnement du big-bang lui-même, qui, du fait de l'expansion de l'univers, a été étendu de ses très hautes fréquences initiales à la gamme des micro-ondes - c'est ce que l'on appelle le rayonnement de fond cosmique (CMB). ).
Effets sur la santé
Des préoccupations ont été exprimées concernant les effets possibles sur la santé de l'exposition aux ondes radio, en particulier celles du domaine des micro-ondes, utilisées par les téléphones mobiles et les radars. Lorsque les tissus absorbent les radiations de radiofréquences, elles peuvent provoquer un échauffement. Une exposition normale ne devrait poser aucun problème, mais être à proximité d'un puissant émetteur radar peut être potentiellement dangereux. La lentille de l’œil est particulièrement susceptible d’être endommagée par la chaleur et une exposition excessive aux micro-ondes peut potentiellement entraîner la cataracte. Les effets à long terme de l'utilisation fréquente du téléphone mobile suscitent également des inquiétudes, mais en 2013, les études cliniques n'étaient pas concluantes.
Histoire
Les ondes radio ont été prédites pour la première fois en 1865 par James Clerk Maxwell, qui a proposé les équations de l'électromagnétisme, connues plus tard sous le nom d'équations de Maxwell. En travaillant sur la relation entre l’électromagnétisme et la lumière, il s’est rendu compte que d’autres formes de rayonnement électromagnétique, avec des longueurs d’onde supérieures et inférieures à la plage visible, étaient possibles. L'existence du rayonnement de longueur d'onde inférieure a été démontrée expérimentalement 22 ans plus tard, en 1887, lorsque Heinrich Hertz générait des ondes radio dans son laboratoire. En quelques décennies, ils ont été largement utilisés pour la transmission d'informations. Guglielmo Marconi et Nikola Tesla sont tous deux reconnus pour être les pionniers de la radio, mais Marconi a breveté le premier système de télégraphie sans fil en 1896.