Vad är radiovågor?
Radiovågor är en osynlig form av elektromagnetisk strålning (EMR) som varierar i våglängd från cirka 0,04 tum (en millimeter) till över 62 000 mil (100 000 km), vilket gör det till ett av de bredaste områdena i det elektromagnetiska spektrumet. "Radio" är en fängslande term som beskriver alla former av EMR med en våglängd längre än 0,04 tum (en millimeter) och en frekvens under 300 GHz. Det genereras av rörelsen av elektrisk laddning, som kan vara resultatet av en elektrisk ström eller från slumpmässig rörelse av atomer och molekyler. Denna form av EMR är avgörande för mänsklig kommunikation och används för TV, radio och mobiltelefoner, såväl som inom radar och astronomi.
Hur radiovågor produceras
All elektromagnetisk strålning kan betraktas som vågor som böljer sig genom ett elektromagnetiskt fält, som krusningar i ett damm. De produceras när en elektrisk laddad partikel, vanligtvis en elektron, ändrar hastighet eller rörelseriktning. Detta kan hända på ett antal sätt, till exempel uppvärmning av atomer och molekyler, och förändringar i energinivåerna för elektroner; vågorna genererade av radiosändare är resultatet av flödet av elektrisk ström. Frekvensen och våglängden beror på mängden energi involverad, med högre frekvenser och kortare våglängder som indikerar högre energier. Om energiförändringen är relativt liten kan radiovågor produceras.
användningsområden
Den mest kända användningen av radiovågor är att skicka bilder, ljud och text i form av signaler - radioens långa våglängd tillåter den att kringgå hinder och resa långa sträckor, till skillnad från synligt ljus och annan högre frekvensstrålning. Radiovågor med en våglängd mindre än cirka 10 meter absorberas av atmosfären. Längre vågor studsar fram och tillbaka mellan jonosfären och marken, vilket gör radio idealisk för överföring över horisonten. De lägsta frekvenserna används för kommunikation med ubåtar, på grund av deras låga energi - för stealth - och hög penetrerande kraft. Dessa lägre frekvenser kan anses ha mer "bas", vilket betyder att de tränger igenom, särskilt genom tjocka medier som vatten.
För att skicka information via radiovågor måste den kodas på något sätt. Det finns två huvudmetoder, känd som amplitudmodulering (AM) och frekvensmodulering (FM). I AM kodas informationen genom att variera vågornas amplitud eller höjd, medan FM-metoden innebär att man ändrar frekvensen för att bära data. Mönstren för olika amplituder eller frekvenser avkodas där de tas emot för att reproducera den ursprungliga informationen, som kan vara bilder, ljud eller text. På detta sätt kan komplex information överföras över långa avstånd billigt.
Radioastronomi är ett viktigt verktyg för att förstå universum. På grund av förekomsten av moln av gas och damm i galaxer finns det en gräns för mängden information som kan erhållas med synligt ljus eller högre frekvenser av EMR. Radiovågor kan emellertid passera genom dessa hinder, och mycket av det som har lärt sig om galaxernas inre har kommit genom analys av naturliga radiokällor. Astronomer har också kunnat upptäcka strålningen från själva ojämnet, som på grund av universums expansion har sträckts ut från dess initiala mycket höga frekvenser till mikrovågsområdet - detta kallas den kosmiska bakgrundsstrålningen (CMB) ).
Hälsoeffekter
Det har väckt oro över de möjliga effekterna på hälsan vid exponering för radiovågor, särskilt de i mikrovågsortimentet, som används av mobiltelefoner och radar. När radiofrekvensstrålning absorberas av vävnad kan det orsaka uppvärmning. Normal exponering tros inte orsaka problem, men att vara i närheten av en kraftfull radarsändare kan vara potentiellt farligt. Ögonlinsen är särskilt mottaglig för skador genom uppvärmning, och överdriven exponering för mikrovågsstrålning kan potentiellt leda till grå starr. Det finns också oro över de långsiktiga effekterna av frekvent användning av mobiltelefoner, men från och med 2013 har kliniska studier varit otydliga.
Historia
Radiovågor förutsades först 1865 av James Clerk Maxwell, som kom med ekvationerna för elektromagnetism, senare känd som Maxwells ekvationer. När han arbetade med förhållandet mellan elektromagnetism och ljus insåg han att andra former av elektromagnetisk strålning, med våglängder över och under det synliga intervallet, var möjliga. Förekomsten av den lägre våglängdsstrålningen påvisades experimentellt 22 år senare, 1887, när Heinrich Hertz genererade radiovågor i sitt labb. Inom några decennier användes de allmänt för att överföra information. Guglielmo Marconi och Nikola Tesla krediteras båda för att de var tidiga pionjärer inom området radio, men Marconi patenterade det första trådlösa telegrafisystemet 1896.