Les ondes radio sont un type de rayonnement électromagnétique plus connu pour son utilisation dans les technologies de communication, telles que la télévision, les téléphones portables et les radios. Ces appareils reçoivent des ondes radio et les convertissent en vibrations mécaniques dans le haut-parleur pour créer des ondes sonores.
Le spectre radioélectrique est une partie relativement petite du spectre électromagnétique (EM). Le spectre EM est généralement divisé en sept régions par ordre décroissant de longueur d'onde et augmentant l'énergie et la fréquence, selon l'Université de Rochester. Les désignations courantes sont les ondes radio, les micro-ondes, l'infrarouge (IR), la lumière visible, les ultraviolets (UV), les rayons X et les rayons gamma.
Les ondes radio ont les plus longues longueurs d'onde dans le spectre EM, selon la NASA, allant d'environ 0,04 pouces (1 millimètre) à plus de 62 miles (100 kilomètres). Ils ont également les fréquences les plus basses, d'environ 3000 cycles par seconde, ou 3 kilohertz, jusqu'à environ 300 milliards de hertz, ou 300 gigahertz.
Le spectre radioélectrique est une ressource limitée et est souvent comparé aux terres agricoles. Tout comme les agriculteurs doivent organiser leurs terres pour obtenir la meilleure récolte en termes de quantité et de variété, le spectre radio doit être réparti entre les utilisateurs de la manière la plus efficace, selon la British Broadcasting Corp. (BBC). Aux États-Unis, la National Telecommunications and Information Administration du Department of Commerce des États-Unis gère les attributions de fréquences le long du spectre radioélectrique.
Découverte
Le physicien écossais James Clerk Maxwell, qui a développé une théorie unifiée de l'électromagnétisme dans les années 1870, a prédit l'existence d'ondes radio, selon la National Library of Scotland. En 1886, Heinrich Hertz, un physicien allemand, a appliqué les théories de Maxwell à la production et à la réception des ondes radio. Hertz a utilisé des outils simples faits maison, y compris une bobine d'induction et un pot de Leyde (un type de condensateur ancien composé d'un bocal en verre avec des couches d'aluminium à l'intérieur et à l'extérieur) pour créer des ondes électromagnétiques. Hertz est devenu la première personne à émettre et à recevoir des ondes radio contrôlées. L'unité de fréquence d'une onde électromagnétique - un cycle par seconde - est appelée un hertz, en son honneur, selon l'American Association for the Advancement of Science.
Bandes d'ondes radio
La National Telecommunications and Information Administration divise généralement le spectre radioélectrique en neuf bandes:
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| Bande | Gamme de fréquences | Gamme de longueurs d'onde |
|---|---|---|
| Extrêmement basse fréquence (ELF) | <3 kHz | > 100 km |
| Très basse fréquence (VLF) | 3 à 30 kHz | 10 à 100 km |
| Basse fréquence (LF) | 30 à 300 kHz | 1 m à 10 km |
| Fréquence moyenne (MF) | 300 kHz à 3 MHz | 100 m à 1 km |
| Haute fréquence (HF) | 3 à 30 MHz | 10 à 100 m |
| Très haute fréquence (VHF) | 30 à 300 MHz | 1 à 10 m |
| Ultra haute fréquence (UHF) | 300 MHz à 3 GHz | 10 cm à 1 m |
| Super haute fréquence (SHF) | 3 à 30 GHz | 1 à 1 cm |
| Extrêmement haute fréquence (EHF) | 30 à 300 GHz | 1 mm à 1 cm |
Fréquences faibles à moyennes
Les ondes radio ELF, les plus basses de toutes les fréquences radio, ont une longue portée et sont utiles pour pénétrer l'eau et la roche pour la communication avec les sous-marins et à l'intérieur des mines et des grottes. La source naturelle la plus puissante d'ondes ELF / VLF est la foudre, selon le Stanford VLF Group. Selon Phys.org, les ondes produites par les éclairs peuvent rebondir entre la Terre et l'ionosphère (la couche atmosphérique avec une forte concentration d'ions et d'électrons libres). Ces perturbations dues à la foudre peuvent fausser d'importants signaux radio se dirigeant vers les satellites.
Les bandes radio LF et MF comprennent la radio marine et l'aviation, ainsi que la radio commerciale AM (modulation d'amplitude), selon RF Page. Les bandes de fréquences radio AM se situent entre 535 kilohertz et 1,7 mégahertz, selon How Stuff Works. La radio AM a une longue portée, en particulier la nuit lorsque l'ionosphère est meilleure pour réfracter les ondes vers la terre, mais elle est sujette à des interférences qui affectent la qualité du son. Lorsqu'un signal est partiellement bloqué - par exemple, par un bâtiment à parois métalliques comme un gratte-ciel - le volume du son est réduit en conséquence.
Des fréquences plus élevées
Les bandes HF, VHF et UHF comprennent la radio FM, le son de télévision diffusé, la radio de service public, les téléphones portables et le GPS (système de positionnement mondial). Ces bandes utilisent généralement la "modulation de fréquence" (FM) pour coder ou impressionner un signal audio ou de données sur l'onde porteuse. En modulation de fréquence, l'amplitude (étendue maximale) du signal reste constante tandis que la fréquence varie plus ou moins à une vitesse et une amplitude correspondant au signal audio ou de données.
FM donne une meilleure qualité de signal que AM car les facteurs environnementaux n'affectent pas la fréquence comme ils affectent l'amplitude, et le récepteur ignore les variations d'amplitude tant que le signal reste au-dessus d'un seuil minimum. Les fréquences radio FM se situent entre 88 mégahertz et 108 mégahertz, selon How Stuff Works.
Radio à ondes courtes
La radio à ondes courtes utilise des fréquences dans la bande HF, d'environ 1,7 mégahertz à 30 mégahertz, selon la National Association of Shortwave Broadcasters (NASB). Dans cette plage, le spectre des ondes courtes est divisé en plusieurs segments, dont certains sont dédiés aux stations de radiodiffusion régulières, telles que Voice of America, British Broadcasting Corp. et Voice of Russia. Dans le monde, il existe des centaines de stations à ondes courtes, selon le NASB. Les stations à ondes courtes peuvent être entendues sur des milliers de kilomètres parce que les signaux rebondissent sur l'ionosphère et rebondissent sur des centaines ou des milliers de kilomètres depuis leur point d'origine.
Fréquences les plus élevées
SHF et EHF représentent les fréquences les plus élevées de la bande radio et sont parfois considérées comme faisant partie de la bande micro-ondes. Les molécules de l'air ont tendance à absorber ces fréquences, ce qui limite leur gamme et leurs applications. Cependant, leurs courtes longueurs d'onde permettent aux signaux d'être dirigés en faisceaux étroits par des antennes paraboliques (antennes paraboliques). Cela permet de réaliser des communications à large bande passante à courte portée entre des emplacements fixes.
SHF, qui est moins affecté par l'air que EHF, est utilisé pour des applications à courte portée telles que Wi-Fi, Bluetooth et USB sans fil (bus série universel). Selon la page RF, SHF ne peut fonctionner que dans des trajectoires en ligne de vue car les vagues ont tendance à rebondir sur des objets tels que des voitures, des bateaux et des avions. Et comme les ondes rebondissent sur les objets, SHF peut également être utilisé pour le radar.
Sources astronomiques
L'espace regorge de sources d'ondes radio: planètes, étoiles, nuages de gaz et de poussière, galaxies, pulsars et même trous noirs. En les étudiant, les astronomes peuvent en apprendre davantage sur le mouvement et la composition chimique de ces sources cosmiques ainsi que sur les processus qui causent ces émissions.
Un radiotélescope "voit" le ciel très différemment qu'il n'apparaît en lumière visible. Au lieu de voir des étoiles ponctuelles, un radiotélescope capte des pulsars éloignés, des régions de formation d'étoiles et des restes de supernova. Les radiotélescopes peuvent également détecter des quasars, ce qui est l'abréviation de source radio quasi-stellaire. Un quasar est un noyau galactique incroyablement brillant alimenté par un trou noir supermassif. Les quasars rayonnent largement sur le spectre électromagnétique, mais le nom vient du fait que les premiers quasars identifiés émettent principalement de l'énergie radio. Les quasars sont très énergiques; certains émettent 1 000 fois plus d'énergie que toute la Voie lactée.
Les radioastronomes combinent souvent plusieurs télescopes plus petits, ou des antennes paraboliques, dans un réseau afin de rendre une image radio plus claire ou à plus haute résolution, selon l'Université de Vienne. Par exemple, le radiotélescope Very Large Array (VLA) au Nouveau-Mexique se compose de 27 antennes disposées en un énorme "Y" qui est de 22 miles (36 kilomètres) de diamètre.
Cet article a été mis à jour le 27 février 2019 par Traci Pedersen, collaboratrice de Live Science.
