Cosa sono le onde radio?
Le onde radio sono una forma invisibile di radiazione elettromagnetica (EMR) che varia in lunghezza d'onda da circa 0,04 pollici (un millimetro) a oltre 62.000 miglia (100.000 km), rendendola una delle gamme più ampie dello spettro elettromagnetico. "Radio" è un termine generico che descrive tutte le forme di EMR con una lunghezza d'onda superiore a 0,04 pollici (un millimetro) e una frequenza inferiore a 300 GHz. È generato dal movimento della carica elettrica, che può derivare da una corrente elettrica o dal movimento casuale di atomi e molecole. Questa forma di EMR è cruciale per le comunicazioni umane e viene utilizzata per la televisione, la radio e i telefoni cellulari, nonché per radar e astronomia.
Come vengono prodotte le onde radio
Tutte le radiazioni elettromagnetiche possono essere considerate come onde che ondulano attraverso un campo elettromagnetico, come increspature in uno stagno. Sono prodotti quando una particella carica elettricamente, solitamente un elettrone, cambia la sua velocità o direzione di movimento. Ciò può avvenire in diversi modi, come il riscaldamento di atomi e molecole e i cambiamenti nei livelli di energia degli elettroni; le onde generate dai trasmettitori radio derivano dal flusso di corrente elettrica. La frequenza e la lunghezza d'onda dipendono dalla quantità di energia coinvolta, con frequenze più alte e lunghezze d'onda più brevi che indicano energie più elevate. Se il cambiamento di energia è relativamente piccolo, possono essere prodotte onde radio.
usi
L'uso più noto delle onde radio è di inviare immagini, audio e testo sotto forma di segnali: la lunga lunghezza d'onda della radio consente di aggirare gli ostacoli e percorrere lunghe distanze, a differenza della luce visibile e di altre radiazioni a frequenza più elevata. Le onde radio con una lunghezza d'onda inferiore a circa 10 metri sono assorbite dall'atmosfera. Le onde più lunghe rimbalzano avanti e indietro tra la ionosfera e il terreno, rendendo la radio ideale per la trasmissione oltre l'orizzonte. Le frequenze più basse vengono utilizzate per la comunicazione con i sottomarini, a causa della loro bassa energia - per la furtività - e dell'alta potenza penetrante. Queste frequenze più basse possono essere considerate avere più "bassi", nel senso che penetrano ulteriormente, specialmente attraverso mezzi spessi come l'acqua.
Per inviare informazioni tramite onde radio, deve essere codificato in qualche modo. Esistono due metodi principali, noti come modulazione di ampiezza (AM) e modulazione di frequenza (FM). In AM, le informazioni sono codificate variando l'ampiezza, o l'altezza, delle onde, mentre il metodo FM prevede l'uso di modifiche alla frequenza per trasportare i dati. I modelli di diverse ampiezze o frequenze sono decodificati dove vengono ricevuti per riprodurre le informazioni originali, che possono essere immagini, suoni o testo. In questo modo, informazioni complesse possono essere trasmesse su lunghe distanze a basso costo.
La radioastronomia è uno strumento vitale per comprendere l'universo. A causa dell'esistenza di nuvole di gas e polvere nelle galassie, esiste un limite alla quantità di informazioni che possono essere ottenute utilizzando la luce visibile o frequenze più elevate di EMR. Le onde radio, tuttavia, possono passare attraverso questi ostacoli e gran parte di ciò che è stato appreso sugli interni delle galassie è arrivato attraverso l'analisi delle sorgenti radio naturali. Gli astronomi sono stati anche in grado di rilevare la radiazione dal big bang stesso, che, a causa dell'espansione dell'universo, è stata allungata dalle sue frequenze molto alte iniziali nella gamma delle microonde - questo è noto come radiazione di fondo cosmica (CMB ).
Effetti sulla salute
Sono state sollevate preoccupazioni in merito ai possibili effetti sulla salute dell'esposizione alle onde radio, in particolare quelli nella gamma delle microonde, utilizzati da telefoni cellulari e radar. Quando le radiazioni in radiofrequenza vengono assorbite dai tessuti, possono causare riscaldamento. Si ritiene che l'esposizione normale non causi problemi, ma essere in prossimità di un potente trasmettitore radar può essere potenzialmente pericoloso. La lente dell'occhio è particolarmente suscettibile ai danni causati dal riscaldamento e un'eccessiva esposizione alle radiazioni a microonde potrebbe potenzialmente portare alla cataratta. Vi è anche preoccupazione per gli effetti a lungo termine del frequente uso del telefono cellulare, ma a partire dal 2013 gli studi clinici sono stati inconcludenti.
Storia
Le onde radio furono predette per la prima volta nel 1865 da James Clerk Maxwell, che inventò le equazioni per l'elettromagnetismo, in seguito note come equazioni di Maxwell. Mentre lavorava sulla relazione tra elettromagnetismo e luce, si rese conto che erano possibili altre forme di radiazione elettromagnetica, con lunghezze d'onda sopra e sotto l'intervallo visibile. L'esistenza della radiazione a lunghezza d'onda inferiore fu dimostrata sperimentalmente 22 anni dopo, nel 1887, quando Heinrich Hertz generò onde radio nel suo laboratorio. Nel giro di pochi decenni, furono ampiamente utilizzati per la trasmissione di informazioni. Guglielmo Marconi e Nikola Tesla sono entrambi accreditati come primi pionieri nell'area della radio, ma Marconi brevettò il primo sistema di telegrafia wireless nel 1896.