Радиоволны

Радиоволны – диапазон электромагнитных волн с длиной волны м.
В экспериментах Герца (1880-е) впервые были получены волны с длиной несколько десятков сантиметров. В 1895-99 А. Попов впервые использовал радиоволны для беспроводной связи. С развитием радиотехники расширялся и частотный диапазон волн, которые могут быть сгенерированы или восприняты радиоаппаратурой. В природе существуют и природные источники радиоволн во всех частотных диапазонах. Например таким источником может быть любое нагретое тело. Также радиоволны могут генерироваться некоторыми природными явлениями (молния) или космическими объектами (нейтронные звезды).
Используются радиоволны не только для собственно радио но и для локации, исследования космических объектов, исследование среды, в которой они распространяются, и в радиометеорологии.
Радиоволны длиной 100-10 км (частота 3-30 кГц) и длиной 10-1 км (частота 30-300 кГц) называются СверхДлинными (НДХ) и длинными (ДХ) волнами, распространяются в свободном пространстве вдоль поверхности Земли и днем и ночью и мало поглощаются водой. Поэтому их используют, например, для связи с подводными лодками (сверхдлинные волны). Однако они сильно ослабевают по мере удаления от передатчика, и поэтому передатчики должны быть очень мощными.
Волны длиной 1000-100 м (частота 0,3-3 МГц), так называемые средние волны (СВ), днем сильно поглощаются ионосферой (верхним слоем атмосферы, имеет большую концентрацию ионов) и быстро ослабевают, когда ночью ионосфера их отражает. MW используют для радиовещания, причем днем можно слышать только близко расположенные станции, а ночью – еще и очень отдаленные.
Волны длиной 100-10 м (частота 3-30 МГц), так называемые короткие (КВ), поступают к антенне приемника, отражаясь от ионосферы, причем днем лучше отражаются короче, а ночью – более длинные из них. Для таких радиоволн можно создавать антенны передатчиков, которые излучают электромагнитную энергию направленно, фокусируют ее в узкий луч, и таким образом увеличивать мощность сигнала, поступающего к антенне приемника. На коротких волнах работает большинство станций радиосвязи – судовых, самолетных и др., а также много станций радиовещания.
Радиоволны длиной 10 м-0, 3 мм (частота 30 МГц-1 ТГц), называемые ультракороткими (УКВ), не отражаются и не поглощаются ионосферой, а вроде световых лучей, пронизывающих ее и уходят в космос. Поэтому связь на УКВ возможен лишь на таких расстояниях, когда антенна приемника «видит» антенну передатчика, т.е. когда нет ничего между антеннами, что могло бы заслонять дорогу этим волнам (гора, дом, выпуклость Земли и др.). Поэтому, УКВ используют в основном для радиорелейной связи, телевидения, спутниковой связи, а также в радиолокации. Сейчас очень популярно онлайн радио, слушают его через интернет.
В однородной среде радиоволны распространяются прямолинейно с постоянной для данной среды скоростью – так называемое свободное распространение. Близким к свободному является распространение радиоволн в космическом пространстве. На распространение в атмосфере и в толще Земли, при отсутствии направляющих систем типа волноводов, влияют электродинамические свойства атмосферы и земной коры, кривизна земной поверхности и неровности ее рельефа. Влияние атмосферы обусловлено наличием в ней плазмы, в ее верхних слоях, и веществ, в основном кислорода и водяного пара, сильно впитывают сантиметровые и миллиметровые радиоволны, влияние земной коры – возбуждением в ней радиоволной электр. тока, на что тратится часть энергии волны. Кривизна земной поверхности и неровности ее рельефа является причиной дифракции радиоволн. Заметно дифрагирует только сверхдлинные и длинные радиоволны. Короче радиоволны распространяются прямолинейно и огибают земную поверхность вследствие отражения от ионосферы, которая является отражательным средой для радиоволн от сверхдлинных до коротких. Короткие радиоволны, многократно отражаясь от ионосферы и поверхности Земли, распространяются в своеобразном сферическом радиоволноводы, стенками которого является нижняя граница ионосферы и земная поверхность. Такие волны способны обеспечивать радиосвязь между самыми отдаленными пунктами Земли. С отражением радиоволн от ионосферы связано и явление замирания радиосигнала, что объясняется наличием в ней зон с неодинаковыми плотностью и электр. зарядом. Для метровых и дециметровых волн ионосфера практически прозрачна. На этих волнах поддерживается связь с летательными аппаратами, которые находятся за пределами ионосферы. Через прозрачность ионосферы для таких волн обнаружено радиоизлучение от внеземных источников, что дало толчок развитию радиоастрономии.