As ondas de rádio são um tipo de radiação eletromagnética mais conhecida por seu uso em tecnologias de comunicação, como televisão, telefones celulares e rádios. Esses dispositivos recebem ondas de rádio e as convertem em vibrações mecânicas no alto-falante para criar ondas sonoras.
O espectro de radiofrequência é uma parte relativamente pequena do espectro eletromagnético (EM). O espectro EM é geralmente dividido em sete regiões em ordem decrescente de comprimento de onda e aumento de energia e frequência, de acordo com a Universidade de Rochester. As designações comuns são ondas de rádio, microondas, infravermelho (IR), luz visível, ultravioleta (UV), raios X e raios gama.
As ondas de rádio têm os comprimentos de onda mais longos no espectro EM, de acordo com a NASA, variando de cerca de 0,04 polegadas (1 milímetro) a mais de 62 milhas (100 quilômetros). Eles também têm as frequências mais baixas, de cerca de 3.000 ciclos por segundo, ou 3 kilohertz, até cerca de 300 bilhões de hertz, ou 300 gigahertz.
O espectro radioelétrico é um recurso limitado e geralmente é comparado a terras agrícolas. Assim como os agricultores precisam organizar suas terras para obter a melhor colheita em termos de quantidade e variedade, o espectro radioelétrico deve ser dividido entre os usuários da maneira mais eficiente, de acordo com a British Broadcasting Corp. (BBC). Nos EUA, a Administração Nacional de Telecomunicações e Informação do Departamento de Comércio dos Estados Unidos gerencia as alocações de frequência ao longo do espectro de rádio.
Descoberta
O físico escocês James Clerk Maxwell, que desenvolveu uma teoria unificada do eletromagnetismo na década de 1870, previu a existência de ondas de rádio, segundo a Biblioteca Nacional da Escócia. Em 1886, Heinrich Hertz, físico alemão, aplicou as teorias de Maxwell na produção e recepção de ondas de rádio. A Hertz usou ferramentas caseiras simples, incluindo uma bobina de indução e uma jarra de Leyden (um tipo inicial de capacitor que consiste em uma jarra de vidro com camadas de lâminas por dentro e por fora) para criar ondas eletromagnéticas. A Hertz se tornou a primeira pessoa a transmitir e receber ondas de rádio controladas. A unidade de frequência de uma onda EM - um ciclo por segundo - é chamada de hertz, em sua homenagem, segundo a Associação Americana para o Avanço da Ciência.
Bandas de ondas de rádio
A Administração Nacional de Telecomunicações e Informação geralmente divide o espectro de rádio em nove bandas:
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| Banda | Alcance de frequência | Faixa de comprimento de onda |
|---|---|---|
| Frequência extremamente baixa (ELF) | <3 kHz | > 100 km |
| Frequência muito baixa (VLF) | 3 a 30 kHz | 10 a 100 km |
| Baixa frequência (LF) | 30 a 300 kHz | 1 ma 10 km |
| Frequência Média (MF) | 300 kHz a 3 MHz | 100 ma 1 km |
| Alta frequência (HF) | 3 a 30 MHz | 10 a 100 m |
| Frequência muito alta (VHF) | 30 a 300 MHz | 1 a 10 m |
| Ultra Alta Frequência (UHF) | 300 MHz a 3 GHz | 10 cm a 1 m |
| Super Alta Frequência (SHF) | 3 a 30 GHz | 1 a 1 cm |
| Extremamente alta frequência (EHF) | 30 a 300 GHz | 1 mm a 1 cm |
Frequências baixas a médias
As ondas de rádio ELF, a mais baixa de todas as frequências de rádio, têm um longo alcance e são úteis na penetração de água e rocha para comunicação com submarinos e dentro de minas e cavernas. A fonte natural mais poderosa de ondas ELF / VLF são os raios, de acordo com o Stanford VLF Group. As ondas produzidas por descargas atmosféricas podem saltar para frente e para trás entre a Terra e a ionosfera (a camada da atmosfera com uma alta concentração de íons e elétrons livres), de acordo com o Phys.org. Esses distúrbios com raios podem distorcer importantes sinais de rádio que viajam para os satélites.
As bandas de rádio LF e MF incluem rádio marítimo e de aviação, bem como rádio comercial AM (modulação de amplitude), de acordo com a RF Page. As bandas de frequência de rádio AM caem entre 535 kilohertz e 1,7 megahertz, de acordo com o How Stuff Works. O rádio AM tem um longo alcance, principalmente à noite, quando a ionosfera é melhor para refratar as ondas de volta à Terra, mas está sujeita a interferências que afetam a qualidade do som. Quando um sinal é parcialmente bloqueado - por exemplo, por um prédio com paredes de metal, como um arranha-céu - o volume do som é reduzido de acordo.
Frequências mais altas
As bandas HF, VHF e UHF incluem rádio FM, som de televisão, rádio de serviço público, telefones celulares e GPS (sistema de posicionamento global). Essas bandas normalmente usam "modulação de frequência" (FM) para codificar ou imprimir um sinal de áudio ou dados na onda portadora. Na modulação de frequência, a amplitude (extensão máxima) do sinal permanece constante enquanto a frequência varia mais alta ou mais baixa a uma taxa e magnitude correspondentes ao sinal de áudio ou dados.
FM resulta em melhor qualidade de sinal que AM, porque fatores ambientais não afetam a frequência da maneira como afetam a amplitude, e o receptor ignora variações na amplitude enquanto o sinal permanecer acima de um limite mínimo. As frequências de rádio FM caem entre 88 megahertz e 108 megahertz, de acordo com o How Stuff Works.
Rádio de ondas curtas
O rádio de ondas curtas usa frequências na banda HF, de 1,7 megahertz a 30 megahertz, de acordo com a Associação Nacional de Radiodifusores de Ondas Curtas (NASB). Dentro desse intervalo, o espectro de ondas curtas é dividido em vários segmentos, alguns dos quais dedicados a estações de transmissão regulares, como a Voice of America, a British Broadcasting Corp. e a Voice of Russia. Em todo o mundo, existem centenas de estações de ondas curtas, de acordo com o NASB. As estações de ondas curtas podem ser ouvidas por milhares de quilômetros, porque os sinais ricocheteiam na ionosfera e retornam centenas ou milhares de quilômetros a partir de seu ponto de origem.
Frequências mais altas
SHF e EHF representam as frequências mais altas da banda de rádio e às vezes são consideradas parte da banda de microondas. As moléculas no ar tendem a absorver essas frequências, o que limita seu alcance e aplicações. No entanto, seus comprimentos de onda curtos permitem que os sinais sejam direcionados em feixes estreitos por antenas parabólicas (antenas parabólicas). Isso permite que comunicações de alta largura de banda de curto alcance ocorram entre locais fixos.
O SHF, que é menos afetado pelo ar que o EHF, é usado para aplicativos de curto alcance, como Wi-Fi, Bluetooth e USB sem fio (barramento serial universal). O SHF pode funcionar apenas em trajetos de linha de visão, pois as ondas tendem a ricochetear em objetos como carros, barcos e aeronaves, de acordo com a Página de RF. E como as ondas refletem objetos, o SHF também pode ser usado para radar.
Fontes astronômicas
O espaço sideral está repleto de fontes de ondas de rádio: planetas, estrelas, nuvens de gás e poeira, galáxias, pulsares e até buracos negros. Ao estudá-los, os astrônomos podem aprender sobre o movimento e a composição química dessas fontes cósmicas, bem como sobre os processos que causam essas emissões.
Um radiotelescópio "vê" o céu de maneira muito diferente do que aparece na luz visível. Em vez de ver estrelas pontuais, um radiotelescópio capta pulsares distantes, regiões de formação de estrelas e remanescentes de supernovas. Os radiotelescópios também podem detectar quasares, o que é uma abreviação de fonte de rádio quase-estelar. Um quasar é um núcleo galáctico incrivelmente brilhante alimentado por um buraco negro supermassivo. Os quasares irradiam energia amplamente em todo o espectro EM, mas o nome deriva do fato de que os primeiros quasares a serem identificados emitem principalmente energia de rádio. Quasares são altamente energéticos; alguns emitem 1.000 vezes mais energia que toda a Via Láctea.
Os astrônomos de rádio costumam combinar vários telescópios menores, ou receber pratos, em uma matriz, a fim de criar uma imagem de rádio mais clara ou de maior resolução, de acordo com a Universidade de Viena. Por exemplo, o radiotelescópio Very Large Array (VLA) no Novo México consiste em 27 antenas dispostas em um enorme padrão "Y" com 36 km de diâmetro.
Este artigo foi atualizado em 27 de fevereiro de 2019 pelo colaborador da Live Science Traci Pedersen.
