Hvordan fungerer radiobølger?

EM eller elektromagnetisk stråling består af et magnetfelt og et elektrisk felt. Disse felter bevæger sig i bølger vinkelret på hinanden og kan klassificeres ud fra deres bølgelængde, som er afstanden mellem to bølgetoppe. Den type EM-stråling med den længste bølgelængde er radiobølger. Når partikler accelererer eller ændrer hastighed eller retning, afgiver de EM-stråling langs hele spektret, inklusive radiobølger med lang bølgelængde. Der er fem generelle måder, hvorpå dette sker.

Et sort legeme er et objekt, der absorberer og derefter udsender stråling igen. Når et objekt opvarmes, bevæger dets atomer og molekyler sig, hvilket medfører frigivelse af EM-stråling, og når deres top med et andet punkt langs EM-spektret, afhængigt af temperaturen. For eksempel vil et opvarmet stykke metal først føle sig varmt eller infrarødt og derefter gløde, når det kommer ind i den synlige lysdel af spektret. Ved meget lavere temperaturer udsendes stråling ved radiobølgelængder.

Når elektroner i gasatomer løsnes eller fjernes, ioniseres de. Dette er ligesom blackbody-stråling en anden form for termisk emission. Dette får ladede partikler til at bevæge sig i den ioniserede gas, som accelererer elektronerne. Accelererede partikler frigiver EM-stråling, og nogle gasskyer frigiver den ved radiobølgelængder, såsom tæt på stjernedannende regioner eller aktive galaktiske kerner. Dette kaldes også "fri-fri" emission og "bremsstrahlung."

Den tredje type termisk emission er spektral linieemission. Når elektroner i atomer transformeres fra høje til lave energiniveauer, frigives en foton - en masseløs energienhed, der kan betragtes som ækvivalent med en bølge -. Fotonen har den samme energi som forskellen mellem de høje og lave niveauer, som valget bevæger sig fra og til. I nogle atomer, såsom hydrogen, udsendes fotoner i radioområdet i EM-spektret - 21 centimeter, i tilfælde af brint.

Dette er en ikke-termisk form for emission. Synkrotronemission opstår, når partikler accelereres af et magnetfelt. Typisk oplades en elektron, da den har mindre masse end protoner og derfor accelererer lettere. Dette får det til at reagere lettere på magnetfelter. Elektronen drejer rundt om magnetfeltet og afgiver energi, som det gør. Jo mindre energi den har tilbage, jo bredere er cirklen omkring marken og jo længere bølgelængde af EM-stråling udsender den, inklusive radiobølgelængder.

Masers er en anden type ikke-termisk stråling. Ordet "maser" er faktisk et akronym for mikrobølgeforstærkning ved stimuleret udsendelse af stråling. Det svarer til en laser, bortset fra at en maser forstærkes stråling med en længere bølgelængde. En maser dannes, når en gruppe af molekyler får energi og derefter udsættes for en bestemt frekvens af stråling. Dette får dem til at udsende radiofotoner. Hvis en energikilde reaktiverer molekylerne, nulstiller dette processen, og en maser udsendes igen.