No soy un físico, pero trabajé en el negocio de la radio durante muchos años y aprendí muchos datos interesantes sobre las ondas de radio en ese tiempo. Aquí están los que vienen a la mente, junto con algunos antecedentes para ayudarte a entender los misterios.
Propagación
Las ondas de radio se propagan, o se crean, por diferentes métodos. Esencialmente, la propagación de la onda se produce cuando los electrones están lo suficientemente excitados como para rebotar en los electrones cercanos e impartir su energía a los electrones adyacentes que excitan los electrones próximos a ellos y eventualmente pasan la energía, electrón a electrón, a una distancia. Es el mismo proceso que hace que la electricidad creada en un generador sea útil a una gran distancia al final de un cable. De hecho, la parte de un transmisor que crea esta actividad se llama Exciter.
Las ondas de radio FM se propagan al excitarlas lo suficiente como para hacer que salten a través de un hueco en un bucle de metal, exactamente como una bujía. Una bujía produce tanta energía de radio que se agregan circuitos especiales al sistema eléctrico del automóvil para suprimirla para que no interfiera con la escucha de su radio. La energía de un transmisor de radio es lo suficientemente grande como para excitar los electrones adyacentes que excitan los electrones en la atmósfera cercana que transmiten la energía hasta que golpean un objeto como un árbol o una colina donde su energía es absorbida. Un horno de microondas contiene un pequeño tubo transmisor llamado Magnetrón que enfoca su radiación de manera estrecha en una dirección. Cuando su energía es absorbida por los alimentos, cambia su frecuencia de energía de ondas de radio a energía de calor.
Las ondas de radio de AM se propagan a través de una brecha mucho más grande. Se ven obligados a completar su circuito saltando de la torre de la antena de radio a una rejilla metálica que rodea la torre. Esta rejilla está formada por docenas de largos cables metálicos llamados radiales enterrados justo debajo del suelo y rodeando la antena como los pétalos de una margarita. Cuando los electrones excitados saltan de la torre para alcanzar el suelo, golpean electrones en la atmósfera y esos electrones pasan la energía hasta que es absorbida por otros objetos.
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Edison
Thomas Edison notó un fenómeno interesante cuando extrajo el aire de un tubo de vidrio e insertó los cables en el vacío. Si calentó uno de los cables enviando electricidad a través de él, obtuvo una lectura de voltaje en otros cables en el tubo, incluso si no estaban conectados al cable calentado. Esto se llama el Efecto Edison y es la base para la transmisión de radio, la amplificación de sonido y muchos otros circuitos útiles. Demostró que los electrones volarían lejos de la órbita de su átomo de origen cuando estuvieran excitados, golpearían a otros electrones y harían que se excitaran también.
El espectro electromagnético
Esta es una lista, un gráfico, de todas las formas conocidas de energía, sonido, luz y láser, infrarrojos, ultravioleta, todo tipo de ondas de radio y mucho más. El gráfico suele estar ordenado desde bajas frecuencias a altas frecuencias. Lo que sugiere es que toda la energía es la misma (una o más partículas atómicas en movimiento), pero la energía se manifiesta de manera diferente según la frecuencia que ha elegido, la cantidad de energía que la propulsa y cuán concentrada o discreta es. Piensa en la estrella de la muerte. La misma cantidad de energía que utiliza para escuchar la radio podría derribar un edificio si entiende el espectro.
Frecuencias
Las ondas de radio tienen frecuencias específicas causadas al hacer que el excitador estalle con energía a intervalos específicos. Esos intervalos se miden en Herz (Hz), que es el número de ráfagas por segundo. Si pudieras ver una explosión, se vería como una ola oceánica con un punto alto a la altura de la explosión y un punto bajo a medida que la explosión disminuye. La frecuencia de una onda de radio puede ser inducida de dos maneras. En la radio AM, la frecuencia se induce con un guijarro. Se agrega una pequeña pieza de cuarzo, un cristal, al circuito del excitador y se le aplica una corriente. El cuarzo se elige porque sus átomos están muy estrechamente alineados en una dirección y cuando es golpeado por la energía vibra como una campana, pero a una frecuencia tan alta que no se puede escuchar. Al cortar el cristal de cuarzo como un diamante a un tamaño específico, la frecuencia se puede configurar de manera muy precisa de la forma en que una cierta longitud de campana de viento produce un tono preciso una y otra vez. El cristal se calienta a una temperatura precisa en el transmisor para mantener su frecuencia y, si la frecuencia cambia, el calentamiento o enfriamiento del cristal puede mantenerlo en su frecuencia asignada.
Detección
Dentro de cada radio hay un detector. Está diseñado para discernir una onda de radio a una frecuencia específica y pasar esa señal al amplificador para que finalmente pueda escucharla a través de un altavoz o auriculares. A veces, el detector está fijo a una frecuencia, como un abridor de puertas de garaje, y algunas veces es variable dentro de un rango de frecuencias en un grupo o banda determinado, como AM, FM u onda corta.
Así es como funciona un detector. Tiene un circuito que está diseñado para vibrar a la misma frecuencia que una estación específica. Digamos 1400kHz (1,400,000 veces por segundo). Si tiene una estación de radio a 1400 kHz cerca, su detector vibra con simpatía, la señal se amplifica y usted puede escucharla.
Incluso puede poner un auricular en un cristal y escuchar una estación (un diodo de germanio hace una radio sin baterías. El germanio es un cristal mineral como el cuarzo). Es el mismo principio usado para transmitir.
¿Sabías?
Puede escuchar las estaciones de AM y de onda corta por la noche a miles de kilómetros de distancia, pero no durante el día. Este es el por qué. Las ondas de radio de AM que se dirigen hacia el cielo (las ondas del cielo) se reflejan en una capa atmosférica densa que una vez se llamó la Capa Heavyside. Durante el día, la capa Heavyside está cerca del suelo, por lo que el reflejo es corto, solo unas pocas millas. Pero por la noche, cuando el aire se enfría, la capa de la capa de agua puede elevarse a decenas de miles de pies. Cuando eso suceda, las ondas de radio se dispararán en el aire y les dará un tremendo disparo desde el banco a la Tierra.
No funciona con FM porque las ondas de FM son principalmente ondas de fondo, no ondas de cielo. Ese es uno de los problemas más grandes de FM, porque sus ondas se detienen, se absorben y salpican cuando golpean un objeto. Ellos viajan esencialmente a lo largo de un camino de línea de visión. Es por eso que todas las estaciones de FM que puedes escuchar son locales durante todo el día. También explica por qué puede ingresar a una rampa de estacionamiento subterráneo en el lugar correcto y escuchar su radio FM. La señal ha salido por la rampa.
Radio cura
John Kanzius (Google le) es un hombre con el que trabajé durante varios años, que se convirtió en mi jefe cuando compró en la estación. Era un ingeniero de radiotelefonía de primera clase y un operador de HAM. Nunca fue a la universidad y nunca obtuvo un título en ingeniería, pero podía entrar en un transmisor, discernir un problema y crear una solución genial en la mesa de trabajo. Hubo un tiempo en que RCA lo estaba utilizando como especialista de guardia.
A John le diagnosticaron leucemia hace unos años y, según la historia, se despertó una noche imaginando una cura que involucraba a la radio. Su objetivo era descubrir a qué frecuencia las células cancerosas vibraban naturalmente, como un detector. Luego los atacaría con esa frecuencia hasta que se calentaran hasta morir o se sacudieran. Razonó que las clls sanas vibrarían a una frecuencia diferente y ese hecho las protegería.
Fue a su cocina en medio de la noche y con ollas, sartenes y repuestos de radio HAM construyó un transmisor. Con algunos otros experimentos, razonó que podía encontrar la frecuencia correcta o encontrar un nanomaterial que se uniera a las células cancerosas con un poco de metal, que calentara y matara solo las células a las que se unían.
John no sobrevivió para ver cómo funcionaba su máquina, pero los centros de cáncer en todo el país creen que sus ideas son muy prometedoras.
Agua quemada
John descubrió una frecuencia específica que tuvo un efecto interesante en el agua. Cuando sacaba agua salobre ordinaria del canal detrás de su casa en Florida y le apuntaba con su transmisor, estallaría en llamas, una llama muy caliente. Se están realizando experimentos para perfeccionar el proceso, de modo que pueda producir más energía de la que se requiere para operar. El video de este interesante phenomonon está disponible en línea.