Ako fungujú rozhlasové vlny?

EM alebo elektromagnetické žiarenie je tvorené magnetickým poľom a elektrickým poľom. Tieto polia sa pohybujú vo vlnách navzájom kolmých a je možné ich klasifikovať na základe ich vlnovej dĺžky, čo je vzdialenosť medzi vrcholmi dvoch vĺn. Typom EM žiarenia s najdlhšou vlnovou dĺžkou sú rádiové vlny. Keď častice akcelerujú alebo menia rýchlosť alebo smer, vydávajú EM žiarenie v celom spektre vrátane rádiových vĺn s dlhou vlnovou dĺžkou. Existuje päť všeobecných spôsobov, ako sa to stane.

Čierne telo je predmet, ktorý absorbuje a potom znova emituje žiarenie. Keď sa objekt zahreje, jeho atómy a molekuly sa pohybujú, čo spôsobuje uvoľňovanie EM žiarenia, ktoré vrcholí v inom bode pozdĺž EM spektra, v závislosti od teploty. Napríklad zahriaty kus kovu bude najskôr cítiť teplo alebo infračervené žiarenie a potom bude svietiť, keď vstúpi do viditeľnej časti spektra. Pri oveľa nižších teplotách je vyžarované žiarenie rádiových vĺn.

Keď sa elektróny v atómoch plynu uvoľnia alebo stripujú, sú ionizované. Toto, rovnako ako žiarenie čierneho telesa, je ďalšou formou tepelnej emisie. To spôsobuje pohyb nabitých častíc v ionizovanom plyne, ktorý urýchľuje elektróny. Zrýchlené častice uvoľňujú EM žiarenie a niektoré plynné mraky ho uvoľňujú na rádiových vlnových dĺžkach, napríklad v blízkosti oblastí tvoriacich hviezdy alebo aktívnych galaktických jadier. Toto sa tiež označuje ako „bezplatné“ emisie a „bremsstrahlung“.

Tretím typom tepelnej emisie je emisia spektrálnej čiary. Keď sa elektróny v atómoch transformujú z vysokej na nízku hladinu energie, uvoľní sa fotón - nehmotná energetická jednotka, o ktorej si možno myslieť, že je ekvivalentná vlne. Fotón má rovnakú energiu ako rozdiel medzi vysokou a nízkou úrovňou, z ktorej sa voľby pohybujú. V niektorých atómoch, ako je napríklad vodík, sú fotóny emitované v rádiovej oblasti EM spektra - 21 centimetrov, v prípade vodíka.

Toto je netermálna forma emisie. Emisia synchrotrónu nastáva, keď sú častice urýchľované magnetickým poľom. Typicky je elektrón nabitý, pretože má menšiu hmotnosť ako protóny, a preto ľahšie akceleruje. Vďaka tomu ľahšie reaguje na magnetické polia. Elektrón sa krúti okolo magnetického poľa a pri tom vydáva energiu. Čím menej energie zostáva, tým širší je kruh okolo poľa a tým dlhšia je vlnová dĺžka EM žiarenia, ktoré vyžaruje, vrátane rádiových vlnových dĺžok.

Maséry sú ďalším typom netermálneho žiarenia. Slovo „maser“ je vlastne skratka pre mikrovlnné zosilnenie stimulovanou emisiou žiarenia. Je to podobné ako s laserom, až na to, že maser zosilňuje žiarenie na dlhšej vlnovej dĺžke. Masér vzniká, keď je skupina molekúl pod napätím a potom je vystavená určitej frekvencii žiarenia. To spôsobí ich vyžarovanie rádiových fotónov. Ak zdroj energie znovu energizuje molekuly, resetuje sa to proces a znova sa emituje maser.