Proč rádiové signály cestují dál v noci než v den?

Proč rádiové signály cestují dál v noci než v den?

Ne všechny rádiové vlny cestují dál v noci než během dne, ale některé, krátké a střední vlny, na které AM rádiové signály spadají, rozhodně mohou dát správné podmínky. Hlavním důvodem je to, že se jedná o signál, který interaguje s určitou vrstvou atmosféry známou jako ionosféra a jak se tato interakce mění od noci k dennímu.

Ionosféra je vrstva horní atmosféry asi 50 až 600 mílí nad hladinou moře. Získává své jméno, protože je ionizováno důsledně slunečním a kosmickým zářením. Ve velmi jednoduchých termínech, rentgenové, ultrafialové a kratší vlnové délky záření dané sluncem (a z jiných kosmických zdrojů) uvolňují elektrony v této vrstvě atmosféry, když jsou tyto jednotlivé fotony absorbovány molekulami. Vzhledem k tomu, že hustota molekul a atomů je v ionosféře poměrně nízká (zejména v horních vrstvách), umožňuje volné elektrony existovat tímto způsobem po krátkou dobu před nakonec rekombinaci. Nižší v atmosféře, kde je hustota molekul větší, tato rekombinace se děje mnohem rychleji.

Co to má co do činění s rádiovými vlnami? Bez rušení rádiové vlny cestují v přímém směru od vysílacího zdroje a nakonec narazí na ionosféru. Co se stane poté, co je závislé na řadě faktorů, mezi které patří mimo jiné frekvence vln a hustota volných elektronů. Pro AM vlny, vzhledem ke správným podmínkám, se budou v podstatě odrazit mezi pozemkem a ionosférou a rozšiřovat signál dále a dále. Takže jasně může ionosféra potenciálně hrát důležitou roli v procesu pozemského rozhlasu. Ale je to neustále se měnící povaha ionosféry, která dělá věci opravdu zajímavé. A za to budeme muset získat trochu techničtější, ačkoliv budeme vám nejméně ušetřit matematiku, a vynecháme trochu ze složitosti ve snaze nepadnout na vás celou učebnicí.

V každém případě se složení ionosféry mění velmi drasticky v noci, především proto, že Slunce samozřejmě trochu chybí. Bez bohatého zdroje ionizačních paprsků přestávají úrovně D a E ionosféry (na obrázku vpravo) velmi ionizovány, avšak oblast F (zejména F2) zůstává zcela ionizovaná. Dále, protože atmosféra je zde mnohem méně hustá než oblasti E a D, dochází k více volným elektronům (hustota je zde klíčová).

Když tyto elektrony narazí na silnou AM vlnovou vlnu, mohou potenciálně oscilovat na frekvenci vlny, přičemž se část energie z rádiové vlny v procesu. S dostatkem, jak se může stát ve vrstvě F (když je hustota setkaných elektronů postačující vzhledem ke specifické frekvenci signálů) a za předpokladu, že se nekombinují pouze s nějakým iontem (což je mnohem pravděpodobnější v E a D vrstvy v denní době), může to velmi účinně odrážet signál zpět na Zemi dostatečně silně, aby bylo možné zvednout vaše rádio.

V závislosti na podmínkách se tento proces může několikrát opakovat se signálem, který se skáče dolů k zemi a zálohuje. Použitím této vlny, spíše než jen normální denní zemní vlna, mohou být rádiové signály AM šířeny dokonce tisíce kilometrů.

Samozřejmě, že se to může stát velkým problémem, jelikož existuje jen málo více než 100 povolených rádiových kmenů AM (omezeno na to, aby se signály rušily příliš silně), ale pouze ve Spojených státech kolem 5 000 rozhlasových stanic AM. Vzhledem k tomu, že v noci mohou signály z těchto stanic cestovat obrovskými vzdálenostmi, je to jen recept na vzájemné rušení stanic. Výsledkem je, že v noci AM stanice ve Spojených státech typicky snižují svoji sílu, úplně zhasnou až do východu slunce následující den a / nebo případně jsou povinni používat směrové antény, takže jejich specifický signál nezasahuje do jiných stanice na stejné frekvenci. Na druhé straně stanice FM nemusejí dělat žádnou z těchto možností, jelikož ionosféra výrazně neovlivňuje jejich signály, což má vedlejší výhodu (nebo nevýhodu v závislosti na vašem pohledu) vážného omezení rozsahu FM signály, které se spoléhají na šíření zemních vln.

Bonusový fakt:

  • AM rádio (amplituda modulace) bylo prvním typem rozhlasového vysílání používaného pro hromadnou spotřebu veřejnosti a je stále široce využíváno dnes. (Přestože AM rádio se v Americe stává méně rozšířeným, stále je to dominantní typ terestriálního rozhlasového vysílání v některých zemích, jako je Austrálie a Japonsko.) Tento typ signálu pracuje s přenášením přijímače a zesilováním změn amplitudy v vlně na určitém do zvuků, které slyšíte z reproduktorů. FM rádio (Frekvenční modulace), které začalo vycházet v roce 1950, se vysílá ve stejné míře jako AM, ale přijímač zpracovává změny ve frekvenci vlny, na rozdíl od amplitudy.

Zanechte Svůj Komentář