Radiowelle
Radiowellen,auchFunkwellen,oderHertzsche Wellensind in Artikel 1.15 derVollzugsordnung für den Funkdienst(VO Funk) derInternationalen Fernmeldeunion(ITU) als „elektromagnetische Wellendefiniert, derenFrequenzenvereinbarungsgemäß unterhalb 3000GHzliegen, und die sich ohne künstliche Führung im freien Raum ausbreiten. “[1]
Dies umfasst zum einen die für denRundfunkverwendeten FrequenzbereicheLangwelle(ab 30 kHz),Mittelwelle,KurzwelleundUltrakurzwelle(bis 300 MHz).[2]Die Definition derVO-Funkschließt darüber hinaus aber auch zu kürzeren Wellenlängen hin dieRadar- undMikrowellen-Bereiche ein.
Radiowellen können natürlichen oder technischen Ursprungs sein. Ihre Frequenz liegt weit außerhalb des Bereichs, in dem das Auge empfindlich ist. Sie sind daher unsichtbar.
Geschichte
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]Die Existenz von Radiowellen wurde 1867 aus theoretischen Überlegungen heraus vonJames Clerk Maxwellvorhergesagt.[3]1886 wurden sie vonHeinrich Hertzexperimentell nachgewiesen. Siehe hierzu auchHertzscher Oszillator.Er erzeugte mittels Funkenstrecken undDipolantennenFunkwellen mit Wellenlängen im Meter- und Zentimeterbereich und belegte grundlegende Eigenschaften wieReflexionund die derLichtgeschwindigkeitentsprechende Ausbreitungsgeschwindigkeit.
Die BezeichnungenFunkwellen und Rundfunkgehen darauf zurück, dass erste Funk-Übertragungen mithilfe vonFunkenentladungenaus Hochspannungserzeugern gemacht wurden. Siehe hierzuKnallfunkensender.
Eine spätere Entwicklung warenMaschinensender,lediglich fürLangwellengeeignet, bei denen vielpoligeGeneratorender Schwingungserzeugung dienten.
Valdemar Poulsenentwickelte 1903 denLichtbogensender,mit dem ebenfalls kontinuierliche Schwingungen und Funkwellen hoher Leistung erzeugt werden konnten.
Bereits vor der Entwicklung derElektronenröhrendientenFritterundKristalldetektorenzurDemodulationder von der Antenne empfangenen Wellen.
Die Elektronenröhre als Verstärkerbauteil ermöglichte den Durchbruch bei der Sende- und Empfangstechnik. Selbst erste Bauformen erlaubten Frequenzen im Megahertzbereich, die Weiterentwicklung erschloss immer höhere Funkfrequenzen und damit kürzere Wellenlängen der Nutzung.
Im Jahre 1932 entdeckteKarl Guthe Janskymit einer drehbaren Antenne bei einer Wellenlänge von 14,6 Metern die erste außerirdische Radioquelle[4]– das Zentrum der Milchstraße. Zuvor war es ihm bereits gelungen, die Radiowellen von Gewitterblitzen zu deren Ortung zu nutzen.
Technische Radiowellen
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Die technisch genutzten Frequenzen deselektromagnetischen Spektrumsreichen vonLängstwellenbis zurTerahertzstrahlung.Deren technische Verwendung ist in international vereinbartenFrequenzbänderngeregelt.
Funk- bzw. Radiowellen werden für dieleitungslose ÜbertragungvonSprache,Bildernund anderenDatenwie Zeitzeichen, für denRundfunk,zur Ortung oder Geländeabtastung (Radar) undNavigation(GPS,Funkpeilung) verwendet.
Die zu übertragende Information wird bei der Nachrichtenübertragung einerTrägerfrequenzdurchModulationaufgeprägt und von derSendeantenneals Welle abgestrahlt. In derEmpfangsantennewerden durch die Radiowellen gleichartige Hochfrequenzsignaleinduziert,aus denen nach vorhergehender Verstärkung die Information wiederdemoduliertwird. Nur wegen der Möglichkeit, ähnliche Nachrichten unabhängig voneinander mit Sendern unterschiedlicher Trägerfrequenz zu übertragen, kann man aus der großen Auswahl von gleichzeitig abgestrahltenanalogenRundfunk- und Fernsehprogrammen auswählen. Nach dem gleichen Grundprinzip ist es auch möglich, beim Telefon aufeinemDraht einige hundert Telefonate oder beim Kabelfernsehen mehrere Programme gleichzeitig und ohne gegenseitige Störung zu übertragen. Die Selektion der gewünschten Frequenzen erfolgt durchSchwingkreiseoder durchdigitale Filterung(siehe auchDigitaler Signalprozessor,kurz DSP).
Radiowellen werden auch zur Erwärmung (z. B. Trocknung, Aushärtung, therapeutische Zwecke, wieDiathermie,oder beiMikrowellenherden) verwendet, indem man die bei der Absorption entstehende Wärme nutzt.
Terahertzstrahlung wird ähnlich wieRöntgenstrahlungzur „Durchleuchtung“(Erkennung ansonsten unsichtbarer Strukturen im Inneren von Körpern) benutzt, ist jedoch auf nichtmetallische Körper beschränkt.
Vorkommen in der Natur
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Die Erdatmosphäre ist eine Quelle von Radiowellen. Eine Ursache dafür ist die Temperatur der Atmosphäre selbst, die Radiowellen mit thermischem Spektrum verursacht. Eine weitere Quelle sind Schwingungsübergänge von Molekülen in der Luft, die z. B. thermisch oder optisch angeregt werden und unter Aussendung von Radiowellen in den Grundzustand zurückkehren, diese finden sich meistens im Mikrowellenband. So können vertikale Profile des Wasserdampfgehaltes und der Temperatur der Erdatmosphäre bestimmt werden.[5]
Blitzeerzeugen starke,transienteRadiowellen, die man zu ihrer Ortung nutzen kann. Sie sind eine Ursache vonSferics.Alle diese Radiowellen fasst man alsatmosphärische Störungenzusammen. Sie tragen zum elektromagnetischenRauschenvonEmpfängernbei.
Viele Himmelskörper senden alsRadioquellenRadiowellen aus, diese sind der Forschungsgegenstand derRadioastronomie.DieSonneist von der Erde aus die stärkste extraterrestrische Radioquelle; thermische und nichtthermische Radioemissionen der Planeten werden ebenfalls untersucht, z. B. die elektromagnetischen Stürme des Jupiters. Die Strahlung des freienWasserstoffsin derMilchstraßebei einer Wellenlänge von 21 cm gibt u. a. Aufschluss über die Struktur der galaktischen Spiralarme. Andere bedeutende außerirdische Radioquellen sind beispielsweise diekosmische Hintergrundstrahlung,SupernovaüberresteundPulsare,Quasare,Radiogalaxienundaktive Galaxienkerne.
Literatur
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]- John Fielding:Amateur Radio Astronomy.Potters Bar, England: Radio Society of Great Britain, 2006,ISBN 1-905086-16-4.
Weblinks
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Einzelnachweise
[Bearbeiten|Quelltext bearbeiten]- ↑VO Funk, Ausgabe 2012, Artikel 1.5, Definition:Radio waves or hertzian waves / Funkwellen oder Hertzsche Wellen.PDF
- ↑Spektrum – Radiowellen– Seite beiLEIFIphysik(Abgerufen am: 8. Januar 2021).
- ↑Peter Michael Harman:The natural philosophy of James Clerk Maxwell.1st pbk. ed Auflage. Cambridge University Press, Cambridge, UK 1998,ISBN 0-521-00585-X,S.6.
- ↑https://adsabs.harvard.edu/full/1933PA.....41..548JJansky, K. G.: Electrical phenomena that apparently are of interstellar origin, inPopular Astronomy,Jg. 41, Seiten 548–555
- ↑Mikrowellen-Profiler,Mitteilung desDeutschen Wetterdienstes,abgerufen am 1. Jan. 2023
