Les ondes radio sont une forme invisible de rayonnement électromagnétique (EMR) dont la longueur d’onde varie d’environ 0.04 pouce (un millimètre) à plus de 62,000 100,000 miles (0.04 300 km), ce qui en fait l’une des plages les plus larges du spectre électromagnétique. Radio est un terme fourre-tout décrivant toutes les formes de DME avec une longueur d’onde supérieure à XNUMX pouce (un millimètre) et une fréquence inférieure à XNUMX GHz. Il est généré par le mouvement de la charge électrique, qui peut résulter d’un courant électrique ou du mouvement aléatoire des atomes et des molécules. Cette forme de DME est cruciale pour les communications humaines et est utilisée pour la télévision, la radio et les téléphones portables, ainsi que dans le radar et l’astronomie.
Comment les ondes radio sont produites
Tous les rayonnements électromagnétiques peuvent être considérés comme des ondes qui ondulent à travers un champ électromagnétique, comme des ondulations dans un étang. Ils sont produits lorsqu’une particule chargée électriquement, généralement un électron, change sa vitesse ou la direction de son mouvement. Cela peut se produire de plusieurs manières, telles que le chauffage des atomes et des molécules et des changements dans les niveaux d’énergie des électrons; les ondes générées par les émetteurs radio résultent du passage du 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, du son et du texte sous forme de signaux – la longue longueur d’onde de la radio lui permet de contourner les obstacles et de parcourir de longues distances, contrairement à la lumière visible et à d’autres rayonnements à haute fréquence. Les ondes radio d’une longueur d’onde inférieure à environ 10 mètres sont absorbées par l’atmosphère. Les ondes plus longues rebondissent entre l’ionosphère et le sol, ce qui rend 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. Ces fréquences plus basses peuvent être considérées comme ayant plus de «graves», ce qui signifie qu’elles pénètrent plus loin, en particulier à travers des supports 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 AM, les informations sont codées en faisant varier l’amplitude ou la hauteur des ondes, tandis que la méthode FM consiste à utiliser des changements de fréquence pour transporter les données. Les motifs de différentes amplitudes ou fréquences sont décodés là où ils sont reçus pour reproduire les informations originales, qui peuvent être des images, des sons ou du texte. De cette façon, 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 l’existence de nuages de gaz et de poussière dans les galaxies, il existe une limite à la quantité d’informations qui peuvent être obtenues en utilisant la lumière visible ou des fréquences plus élevées d’EMR. Les ondes radio, cependant, peuvent traverser ces obstacles, et une grande partie de ce qui a été appris sur l’intérieur des galaxies provient de l’analyse des sources radio naturelles. Les astronomes ont également pu détecter le rayonnement du big bang lui-même, qui, en raison de l’expansion de l’univers, s’est étendu de ses très hautes fréquences initiales à la gamme des micro-ondes – c’est ce qu’on appelle le rayonnement de fond cosmique (CMB ).
Effets sur la santé
Des inquiétudes ont été soulevées concernant les effets possibles sur la santé de l’exposition aux ondes radio, en particulier celles dans la gamme des micro-ondes, utilisées par les téléphones portables et les radars. Lorsque le rayonnement radiofréquence est absorbé par les tissus, il peut provoquer un échauffement. On ne pense pas que l’exposition normale cause des problèmes, mais être à proximité d’un puissant émetteur radar peut être potentiellement dangereux. Le cristallin de l’œil est particulièrement susceptible d’être endommagé par la chaleur, et une exposition excessive au rayonnement micro-ondes pourrait potentiellement conduire à des cataractes. Les effets à long terme de l’utilisation fréquente du téléphone portable 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, plus tard connues 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 au-dessus et en dessous du domaine 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 a généré des ondes radio dans son laboratoire. En quelques décennies, ils ont été largement utilisés pour transmettre des informations. Guglielmo Marconi et Nikola Tesla sont tous deux considérés comme les premiers pionniers dans le domaine de la radio, mais Marconi a breveté le premier système de télégraphie sans fil en 1896.