Kā darbojas radioviļņi?

EM jeb elektromagnētisko starojumu veido magnētiskais lauks un elektriskais lauks. Šie lauki pārvietojas viļņos, kas ir perpendikulāri viens otram, un tos var klasificēt, pamatojoties uz viļņu garumu, kas ir attālums starp divu viļņu virsotnēm. EM starojuma veids ar vislielāko viļņa garumu ir radioviļņi. Kad daļiņas paātrinās vai maina ātrumu vai virzienu, tās izstaro EM starojumu visā spektrā, ieskaitot garu viļņu radioviļņus. Ir pieci vispārīgi veidi, kā tas notiek.

Melnais ķermenis ir objekts, kas absorbē, pēc tam atkārtoti izstaro starojumu. Kad objekts tiek uzkarsēts, tā atomi un molekulas pārvietojas, kas izraisa EM starojuma izdalīšanos, sasniedzot maksimumu citā EM spektra punktā atkarībā no temperatūras. Piemēram, apsildāms metāla gabals vispirms jutīsies silts vai infrasarkanais, pēc tam spīd, kad tas nokļūs redzamās gaismas spektra daļā. Daudz zemākā temperatūrā izstaro radiāciju radioviļņu garumos.

Kad gāzu atomos esošie elektroni tiek izstumti vai noņemti, tie tiek jonizēti. Tas, tāpat kā melnā ķermeņa starojums, ir vēl viens termiskās emisijas veids. Tas izraisa lādētu daļiņu pārvietošanos jonizētajā gāzē, kas paātrina elektronus. Paātrinātas daļiņas izdala EM starojumu, un daži gāzes mākoņi to izlaiž radioviļņu garumos, piemēram, tuvu zvaigzni veidojošiem reģioniem vai aktīviem galaktikas kodoliem. To dēvē arī par "bezmaksas" emisiju un "bremsstrahlung".

Trešais siltuma emisijas veids ir spektrālās līnijas emisija. Kad elektroni atomos pārveidojas no augsta līdz zemam enerģijas līmenim, tiek atbrīvots fotons - bezmasas enerģijas vienība, kuru var uzskatīt par līdzvērtīgu vilnim. Fotonam ir tāda pati enerģija kā starpībai starp augsto un zemāko līmeni, no kura pārvietojas vēlēšanas un uz kuru. Dažos atomos, piemēram, ūdeņradī, fotoni tiek izstaroti EM spektra radio apgabalā - ūdeņraža gadījumā - 21 centimetri.

Šī ir ne termiskā emisijas forma. Sinhrotronu emisija rodas, ja daļiņas paātrina magnētiskais lauks. Parasti elektrons ir uzlādēts, jo tam ir mazāka masa nekā protoniem, un tāpēc tas paātrinās vieglāk. Tas ļauj vieglāk reaģēt uz magnētiskajiem laukiem. Elektrons griežas ap magnētisko lauku, dodot enerģiju tāpat kā tas notiek. Jo mazāk enerģijas tas ir atstājis, jo plašāks ir aplis ap lauku un jo ilgāks ir EM izstarotā viļņa garums, ieskaitot radioviļņu garumus.

Maseri ir vēl viens ne-termiskā starojuma veids. Vārds "maser" faktiski ir saīsinājums no mikroviļņu pastiprināšanas ar stimulētu izstarojumu. Tas ir līdzīgs lāzeram, izņemot to, ka maseram tiek pastiprināts starojums garākā viļņa garumā. Masers tiek izveidots, kad molekulu grupa tiek aktivizēta un pēc tam pakļauta noteiktai radiācijas frekvencei. Tas liek viņiem izstarot radiofotonus. Ja enerģijas avots aktivizē molekulu enerģiju, tas procesu atiestata, un atkal tiek izstarots masieris.