Hur fungerar radiovågor?

EM eller elektromagnetisk strålning består av ett magnetfält och ett elektriskt fält. Dessa fält rör sig i vågor vinkelrätt mot varandra och kan klassificeras baserat på deras våglängd, vilket är avståndet mellan topparna för två vågor. Den typ av EM-strålning som har den längsta våglängden är radiovågor. När partiklar accelererar eller ändrar hastighet eller riktning avger de EM-strålning längs hela spektrumet, inklusive radiovågor med lång våglängd. Det finns fem allmänna sätt att detta händer.

En svart kropp är ett objekt som absorberar och sedan strålar ut igen. När ett objekt värms upp rör sig dess atomer och molekyler, vilket orsakar EM-strålningsfrisättning och toppar vid en annan punkt längs EM-spektret, beroende på temperaturen. Till exempel kommer en uppvärmd metallbit först att kännas varm eller infraröd och sedan lysa när den kommer in i den synliga ljusdelen av spektrumet. Vid mycket lägre temperaturer avges strålning vid radiovåglängder.

När elektroner i gasatomer lossnar eller avlägsnas joniseras de. Detta, liksom svart kroppsstrålning, är en annan form av termisk emission. Detta gör att laddade partiklar rör sig i den joniserade gasen, vilket accelererar elektronerna. Accelererade partiklar frigör EM-strålning, och vissa gasmoln frigör den vid radiovåglängder, såsom nära stjärnbildande regioner, eller aktiva galaktiska kärnor. Detta kallas också "fri-fri" utsläpp och "bremsstrahlung."

Den tredje typen av värmeemission är spektral linjemission. När elektroner i atomer omvandlas från höga till låga energinivåer frigörs en foton - en masslös energienhet som kan betraktas som likvärdig med en våg -. Fotonen har samma energi som skillnaden mellan de höga och låga nivåerna som valet rör sig från och till. I vissa atomer, såsom väte, sänds fotoner ut i radioområdet i EM-spektrumet - 21 centimeter, när det gäller väte.

Detta är en icke-termisk form av utsläpp. Synkrotronemission sker när partiklar accelereras av ett magnetfält. Vanligtvis laddas en elektron, eftersom den har mindre massa än protoner och därför accelererar lättare. Detta gör att det reagerar lättare på magnetfält. Elektronen snurrar runt magnetfältet och avger energi som den gör. Ju mindre energi den har kvar, desto bredare är cirkeln runt fältet och desto längre våglängd för EM-strålning den avger, inklusive radiovåglängder.

Masers är en annan typ av icke-termisk strålning. Ordet "maser" är faktiskt en förkortning för mikrovågsförstärkning genom stimulerad strålningsemission. Det liknar en laser, förutom att en maserare förstärks strålning med en längre våglängd. En maser bildas när en grupp molekyler får energi och sedan utsätts för en viss frekvens av strålning. Detta får dem att sända ut radiofotoner. Om en energikälla aktiverar molekylerna, återställer detta processen, och en maser släpps ut igen.