Comment fonctionnent les ondes radio ?

EM ou rayonnement électromagnétique est composé d'un champ magnétique et d'un champ électrique. Ces champs se déplacent en ondes perpendiculaires les unes aux autres et peuvent être classés en fonction de leur longueur d'onde, qui est la distance entre les pics de deux ondes. Le type de rayonnement EM avec la longueur d'onde la plus longue est les ondes radio. Lorsque les particules accélèrent ou changent de vitesse ou de direction, elles émettent un rayonnement EM tout au long du spectre, y compris les ondes radio à grande longueur d'onde. Il y a cinq manières générales que cela se produise.

Un corps noir est un objet qui absorbe puis réémet des radiations. Lorsqu'un objet est chauffé, ses atomes et ses molécules se déplacent, ce qui provoque la libération de rayonnement EM, culminant à un point différent le long du spectre EM, en fonction de la température. Par exemple, un morceau de métal chauffé sera d'abord chaud ou infrarouge, puis brillera lorsqu'il entrera dans la partie de lumière visible du spectre. À des températures beaucoup plus basses, un rayonnement à des longueurs d'onde radio est émis.

Lorsque les électrons des atomes de gaz sont délogés ou dépouillés, ils sont ionisés. Ceci, comme le rayonnement du corps noir, est une autre forme d'émission thermique. Cela provoque le déplacement de particules chargées dans le gaz ionisé, ce qui accélère les électrons. Les particules accélérées libèrent un rayonnement EM, et certains nuages ​​de gaz le libèrent à des longueurs d'onde radio, comme à proximité des régions de formation d'étoiles ou des noyaux galactiques actifs. Ceci est également appelé émission "gratuite-gratuite" et "bremsstrahlung".

Le troisième type d'émission thermique est l'émission de raies spectrales. Lorsque les électrons dans les atomes passent d'un niveau d'énergie élevé à un niveau d'énergie faible, un photon - une unité d'énergie sans masse qui peut être considérée comme l'équivalent d'une onde - est libéré. Le photon a la même énergie que la différence entre les niveaux haut et bas vers lesquels l'élection se déplace. Dans certains atomes, comme l'hydrogène, des photons sont émis dans la région radio du spectre EM - 21 centimètres, dans le cas de l'hydrogène.

Il s'agit d'une forme d'émission non thermique. L'émission synchrotron se produit lorsque des particules sont accélérées par un champ magnétique. Typiquement, un électron est chargé, car il a moins de masse que les protons et accélère donc plus facilement. Cela le rend plus réactif aux champs magnétiques. L'électron tourne autour du champ magnétique, dégageant de l'énergie comme il le fait. Moins il lui reste d'énergie, plus le cercle autour du champ est large et plus la longueur d'onde du rayonnement EM qu'il émet est longue, y compris les longueurs d'onde radio.

Les masers sont un autre type de rayonnement non thermique. Le mot « maser » est en fait l'acronyme de Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Il est similaire à un laser, sauf qu'un maser est un rayonnement amplifié à une longueur d'onde plus longue. Un maser se forme lorsqu'un groupe de molécules est mis sous tension, puis exposé à une certaine fréquence de rayonnement. Cela les amène à émettre des photons radio. Si une source d'énergie ré-énergise les molécules, cela réinitialise le processus et un maser est à nouveau émis.