Перегляд вихідного коду сторінки Радіохвилі

{{unibox}}[[Файл:Dipole_xmting_antenna_animation_4_408x318x150ms.gif|міні|Анімація [[Диполь-антена|напівхвильової дипольної]] [[Антена|антени]], що випромінює радіохвилі. Антена в центрі&nbsp;— це два вертикальні металеві стрижні, на яку подано [[Змінний струм|змінний електричний струм]], який заряджає їх поперемінно [[Електричний заряд|позитивно]] (+) і [[Електричний заряд|негативно]] (–). Показані лінії &nbsp;[[Електричне поле|електричного поля]], які залишають антену та рухаються від неї зі [[Швидкість світла|швидкістю світла]].]]
'''Радіохви́лі'''&nbsp;— діапазон [[електромагнітна хвиля|електромагнітних хвиль]] з [[Довжина хвилі|довжиною хвилі]] понад приблизно 1 мм (тобто з [[Частота|частотою]] нижче 300 [[Герц|ГГц]])<ref>{{Cite web|last=Manning|first=Catherine|date=2015-05-06|title=What are radio waves?|url=http://www.nasa.gov/directorates/heo/scan/communications/outreach/funfacts/what_are_radio_waves|accessdate=2023-09-21|website=NASA|language=en}}</ref>. Як і всі електромагнітні хвилі, радіохвилі у вакуумі поширюються зі [[Швидкість світла|швидкістю світла]], а в атмосфері Землі&nbsp;— з трохи меншою швидкістю. Радіохвилі генеруються [[Заряджена частинка|зарядженими частинками,]] які рухаються з прискоренням, наприклад змінними в часі [[Електричний струм|електричними струмами]]<ref name="Ellingson">{{Cite book
|url=https://books.google.com/books?id=QMKSDQAAQBAJ&q=%22radio+wave%22+time+varying+electric+current&pg=PA16
|title=Radio Systems Engineering
|last=Ellingson
|first=Steven W.
|year=2016
|publisher=Cambridge University Press
|pages=16–17
|isbn=978-1316785164
}}</ref>. В природі радіохвилі випромінюють [[Блискавка|блискавки]], різні типи [[Астрономічні радіоджерела|астрономічних радіоджерел]], а також усі нагріті об'єкти як [[Випромінювання чорного тіла|теплове випромінювання]].

В експериментах [[Герц Генріх|Герца]] ([[1880]]-ті) вперше були одержані хвилі з довжиною кілька десятків [[сантиметр]]ів. В 1895-99 [[Попов Олександр Степанович|О. Попов]] вперше використав радіохвилі для бездротового зв'язку. З розвитком [[радіотехніка|радіотехніки]] розширявся і частотний діапазон хвиль, що можуть бути згенеровані чи сприйняті радіоапаратурою. В природі існують і природні джерела радіохвиль у всіх частотних діапазонах. Наприклад таким джерелом може бути будь-яке нагріте тіло. Також радіохвилі можуть генеруватися деякими природними явищами ([[блискавка]]) або космічними об'єктами ([[нейтронна зірка|нейтронні зірки]]).

Використовуються радіохвилі не лише для власне [[радіо]], але й для [[радіолокація|локації]], дослідження космічних об'єктів, дослідження середовища, в якому вони поширюються, і в [[радіометерологія|радіометеорології]].

== Класифікація за довжиною ==
Радіохвилі довжиною 100-10 км (частота 3-30 кГц) та довжиною 10-1 км (частота 30-300 кГц) називаються [[наддовгі радіохвилі|наддовгими]] (НДХ) та [[довгі хвилі|довгими]] (ДХ) хвилями, розповсюджуються у вільному просторі вздовж поверхні Землі і вдень і вночі і мало поглинаються водою. Тому їх використовують, наприклад, для зв'язку з підводними човнами (наддовгі хвилі). Однак, вони сильно слабшають по мірі віддалення від [[передавач]]а, і тому передавачі повинні бути дуже потужними.

Хвилі довжиною 1000—100 м (частота 0,3-3 МГц), так звані [[середні хвилі]] (СХ), вдень сильно поглинаються [[іоносфера|іоносферою]] (верхнім шаром [[Атмосфера Землі|атмосфери]], що має велику концентрацію [[іон]]ів) та швидко слабшають, коли вночі іоносфера їх відбиває. Середні хвилі використовують для [[радіомовлення]], причому вдень можна чути лише близько розташовані станції, а вночі&nbsp;— ще й дуже віддалені.

Хвилі довжиною 100-10 м (частота 3-30 МГц), так звані [[короткі хвилі|короткі]] (КХ), надходять до [[антена|антени]] [[приймач]]а, відбиваючись від іоносфери, причому вдень краще відбиваються коротші, а вночі&nbsp;— довші з них. Для таких радіохвиль можна створювати антени передавачів, котрі випромінюють електромагнітну енергію направлено, фокусують її у вузький промінь, і таким чином збільшувати потужність сигналу, що надходить до антени приймача. На коротких хвилях працює більшість станцій [[радіозв'язок|радіозв'язку]]&nbsp;— [[судно]]вих, [[літак]]ових та ін., а також багато станцій радіомовлення.

Радіохвилі довжиною 10 м-0,3 мм (частота 30 МГц-1 ТГц), що називаються [[ультракороткі хвилі|ультракороткими]] (УКХ), не відбиваються і не поглинаються іоносферою, а на кшталт світлових променів, пронизують її і відходять у [[космос]]. Тому зв'язок на УКХ можливий лише на таких відстанях, коли антена приймача «бачить» антену передавача, тобто коли немає нічого між антенами, що могло б заступати шлях цим хвилям (гора, будинок, опуклість Землі та ін.). Тому, УКХ використовують в основному для радіорелейного зв'язку, [[телебачення]], супутникового зв'язку, а також в [[радіолокація|радіолокації]].

{| align="center" cellpadding="5" cellspacing="0" border="2" width="450"
|+ '''Піддіапазони радіохвиль'''
|----- align="center"
! |Піддіапазон
! |Довжина хвилі, <br/>м
! |Частота коливань, <br/>Гц
|----- align="center"
| [[Наддовгі хвилі]]
| Більша 10<sup>4</sup>
| Менша 3·10<sup>4</sup>
|----- align="center"
| [[Довгі хвилі]]
| 10<sup>4</sup>&nbsp;— 10<sup>3</sup>
| 3·10<sup>4</sup>&nbsp;— 3·10<sup>5</sup>
|----- align="center"
| [[Середні хвилі]]
| 10<sup>3</sup>&nbsp;— 10<sup>2</sup>
| 3·10<sup>5</sup>&nbsp;— 3·10<sup>6</sup>
|----- align="center"
| [[Короткі хвилі]]
| 10<sup>2</sup>&nbsp;— 10
| 3·10<sup>6</sup>&nbsp;— 3·10<sup>7</sup>
|----- align="center"
| [[Ультракороткі хвилі|Метрові хвилі]]
| 10&nbsp;— 1
| 3·10<sup>7</sup>&nbsp;— 3·10<sup>8</sup>
|----- align="center"
| [[Дециметрові хвилі]]
| 1&nbsp;— 10<sup>−1</sup>
| 3·10<sup>8</sup>&nbsp;— 3·10<sup>9</sup>
|----- align="center"
| [[Сантиметрові хвилі]]
| 10<sup>−1</sup>&nbsp;— 10<sup>−2</sup>
| 3·10<sup>9</sup>&nbsp;— 3·10<sup>10</sup>
|----- align="center"
| [[Міліметрові хвилі]]
| 10<sup>−2</sup>&nbsp;— 10<sup>−3</sup>
| 3·10<sup>10</sup>&nbsp;— 3·10<sup>11</sup>
|----- align="center"
| [[Терагерцове випромінювання|Субміліметрові хвилі]]
| 10<sup>−3</sup>&nbsp;— 10<sup>−5</sup>
| 3·10<sup>11</sup>&nbsp;— 3·10<sup>12</sup>
|+
|}

== Випромінювання та прийом ==
[[Файл:Dipole_receiving_antenna_animation_6_800x394x150ms.gif|міні|Анімована схема [[Диполь-антена|напівхвильової дипольної]] антени, яка приймає радіохвилю. Антена складається з двох металевих стрижнів, з'єднаних з приймачем ''{{Mvar|R}}''. [[Електричне поле]] (<span style="color:green;">''{{Mvar|E}}'', зелені стрілки</span>) вхідної хвилі штовхає [[електрон]]и в стрижнях вперед і назад, заряджаючи кінці по черзі позитивно <span style="color:red;">(+)</span> і негативно <span style="color:blue;">(–)</span>. Оскільки довжина антени становить половину [[Довжина хвилі|довжини]] хвилі, коливальне поле індукує [[Стояча хвиля|стоячі хвилі]] напруги (<span style="color:red;">''{{Mvar|V}}'', представлене червоною смугою</span>) і струму в стрижнях. Коливальні струми (чорні стрілки) протікають по лінії передачі та через приймач (позначений опором ''{{Mvar|R}}'').]]
Радіохвилі випромінюються [[Заряджена частинка|зарядженими частинками]] під час їх [[прискорення]]. Природні джерела радіохвиль включають [[Шум радіо|радіошум]], створений [[Блискавка|блискавкою]] та іншими природними процесами в атмосфері Землі, а також [[Астрономічні радіоджерела|астрономічні джерела радіохвиль]] у космосі, такі як Сонце, галактики та туманності. Усі теплі об'єкти випромінюють високочастотні радіохвилі ([[Мікрохвильове випромінювання|мікрохвилі]]) як частину [[випромінювання чорного тіла]].

Радіохвилі створюються штучно змінними в часі [[Електричний струм|електричними струмами]], що складаються з [[електрон]]ів, які рухаються у металевому провіднику спеціальної форми, який називається [[Антена|антеною]]. Електронний пристрій під назвою [[радіопередавач]] подає коливальний електричний струм до антени, а антена випромінює потужність у вигляді радіохвиль. Радіохвилі приймаються іншою антеною, приєднаною до [[радіоприймач]]а. Коли радіохвилі потрапляють на приймальну антену, вони рухають електрони в металі, створюючи маленькі коливальні струми, які реєструються приймачем.

З точки зору [[Квантова механіка|квантової механіки]], як і інше електромагнітне випромінювання, наприклад світло, радіохвилі можна розглядати як потоки незаряджених [[Фундаментальна частинка|елементарних частинок]], які називаються [[фотон]]ами<ref name="Gosling">{{Cite book
|url=http://nvhrbiblio.nl/biblio/boek/Gosling%20-%20Radio%20antennas%20and%20propagation.pdf
|title=Radio Antennas and Propagation
|last=Gosling
|first=William
|date=1998
|publisher=Newnes
|pages=2, 12
|doi=
|isbn=0750637412
|id=
}}</ref>. В передаючий антені електрони випромінюють енергію окремими порціями, які називаються радіофотонами, а в приймальній антені електрони поглинають енергію як радіофотони. Антена є [[Когерентність|когерентним]] випромінювачем фотонів, як [[лазер]], і всі радіофотони знаходяться [[Фаза (коливання)|в фазі]]<ref name="Shore">{{Cite book
|url=https://books.google.com/books?id=4Gr8DwAAQBAJ&dq=coherent&pg=PA54
|title=Our Changing Views of Photons: A Tutorial Memoir
|last=Shore
|first=Bruce W.
|date=2020
|publisher=Oxford University Press
|pages=54
|isbn=9780192607645
|id=
}}</ref><ref name="Gosling" />. Однак за [[Співвідношення Планка|формулою Планка-Ейнштейна]] <math>E = h\nu</math> енергія окремих радіофотонів надзвичайно мала<ref name="Gosling" />, від 10 <sup>−22</sup> до 10 <sup>−30</sup>&nbsp;[[Джоуль|джоулів]], і навіть у передавачі дуже малої потужності антена випромінює величезну кількість фотонів за секунду. Тому випромінювання та поглинання радіохвиль зазвичай розглядають як неперервний [[Класична електродинаміка|класичний]] процес, що описується [[Рівняння Максвелла|рівняннями Максвелла]]. Відомим винятком, коли випромінювання і поглинання радіохвиль доводиться розглядати з квантової точки зору, є радіолінії окремих атомів і молекул в [[Радіоастрономія|радіоастрономії]].

== Поширення ==
{{main|Поширення радіохвиль}}
В однорідному середовищі радіохвилі поширюються прямолінійно зі сталою для даного середовища швидкістю&nbsp;— так зване вільне поширення. Близьким до вільного є поширення радіохвиль в космічному просторі.

На поширення в атмосфері і в товщі Землі, при відсутності спрямовуючих систем типу хвилеводів, впливають електродинамічні властивості атмосфери і земної кори, кривина земної поверхні і нерівності її рельєфу. Вплив атмосфери зумовлюється наявністю в ній плазми, в її верхніх шарах, та речовин, в основному кисню і водяної пари, що сильно поглинають сантиметрові й [[Міліметрові хвилі|міліметрові радіохвилі]]; вплив земної кори&nbsp;— збудженням у ній радіохвилею електричного струму, на що витрачається частина енергії хвилі. Кривина земної поверхні і нерівності її рельєфу є причиною дифракції радіохвиль. Помітно дифрагують лише наддовгі та довгі радіохвилі. Коротші радіохвилі поширюються прямолінійно й огинають земну поверхню внаслідок відбивання від [[Іоносфера|іоносфери]], яка є відбивним середовищем для радіохвиль від наддовгих до коротких. Короткі радіохвилі, багаторазово відбиваючись від іоносфери і поверхні Землі, поширюються у своєрідному сферичному радіохвилеводі, стінками якого є нижня границя іоносфери і земна поверхня. Такі хвилі здатні забезпечувати радіозв'язок між найвіддаленішими пунктами Землі. З відбиванням радіохвиль від іоносфери пов'язане і явище завмирання радіосигналу, що пояснюється наявністю в ній зон з неоднаковими густиною й електричним зарядом. Для метрових і дециметрових хвиль іоносфера практично прозора. На цих хвилях підтримується зв'язок з літальними апаратами, які перебувають за межами іоносфери. Завдяки прозорості іоносфери для таких хвиль виявлено радіовипромінювання від неземних джерел, що дало поштовх розвиткові радіоастрономії.

== Історія дослідження радіохвиль ==
Радіохвилі були вперше передбачені теорією електромагнетизму, запропонованою в 1867 році [[Шотландія|шотландським]] фізиком-математиком [[Джеймс Клерк Максвелл|Джеймсом Клерком Максвеллом]]. Його математична теорія, яка зараз називається [[Рівняння Максвелла|рівняннями Максвелла]], передбачила, що пов’язані [[Електричне поле|електричне]] та [[Магнітне поле|магнітне поля]] можуть поширюватися в просторі як «електромагнітна хвиля». Максвелл припустив, що світло складається з електромагнітних хвиль дуже короткої довжини хвилі. У 1887 році [[Німеччина|німецький]] фізик [[Генріх Герц]] продемонстрував реальність електромагнітних хвиль Максвелла, експериментально генеруючи радіохвилі у своїй лабораторії, показавши, що вони виявляють ті самі хвильові властивості, що й світло: стоячі хвилі, заломлення, [[Дифракція|дифракцію]] та поляризацію. [[Італія|Італійський]] винахідник [[Гульєльмо Марконі]] розробив перші практичні [[Радіостанція|радіопередавачі]] та приймачі близько 1894–1895 років. У 1909 році він отримав [[Нобелівська премія з фізики|Нобелівську премію з фізики]] за роботу в галузі радіо. Радіозв'язок почав використовуватися в комерційних цілях близько 1900 року. Сучасний термін «''радіохвиля''» замінив оригінальну назву «''хвиля Герца''» приблизно в 1912 році.

== Примітки ==
{{примітки}}

== Див. також ==
* [[Радіо]]
* [[Наддовгі радіохвилі]]
* [[Радіобачення]]

== Джерела ==
* {{УРЕС-2/3}}

== Посилання ==
{{commonscat|Radio}}
{{wiktionary|radio}}
* [http://dmoz.org/Arts/Radio/ Open Directory Project&nbsp;— Radio]
* U.S. Supreme Court, «''[http://caselaw.lp.findlaw.com/scripts/getcase.pl?court=us&vol=320&invol=1 Marconi Wireless Telegraph co. of America v. United States]''». 320 U.S. 1. Nos. 369, 373. Argued 9 April-12, 1943. Decided 21 June 1943.
* Horzepa, Stan, «''[http://www.arrl.org/news/features/2003/10/10/1/ Surfin': Who Invented Radio]?''» Arrl.org. 10 October 2003.
* [https://web.archive.org/web/20060427024057/http://history.acusd.edu/gen/recording/radio.html Steven Schoenherr's History of Radio]
* [http://www.oldradio.com The Broadcast Archive&nbsp;— Radio History on the Web!]
* [http://www.broadcasting-history.ca Canadian Communications Foundation&nbsp;— The History on Canadian Broadcasting].
* [http://earlyradiohistory.us United States Early Radio History]
* [http://www.vk2bv.org/museum Historic Radios from Around the World at Kurrajong Radio Museum, Australia]
* [https://web.archive.org/web/20040729115544/http://members.aol.com/jeff560/canada.html Early Canadian Radio Station Lists]
* [http://earlyradiohistory.us United States Early Radio History]
* [https://web.archive.org/web/20051123180159/http://invention.smithsonian.org/resources/fa_clark_index.aspx George H. Clark Radioana Collection, ca. 1880—1950]&nbsp;— Archives Center, National Museum of American History, Smithsonian Institution
* [https://web.archive.org/web/19990209121914/http://members.aol.com/djadamson/arp.html A gallery of Antiques from the 1920s to the 1960s]
* [http://www.commandline.net/Radio%20Frequency%20Chart1.htm Radio Frequency Chart] commandline.net.
* IAteacher: [http://www.iateacher.com/Lesson%206/L6P1-Title.htm Interactive Explanation of Radio Receiver Construction]
* [https://web.archive.org/web/20071218171119/http://www.rfzone.org/free-rf-ebooks/ Books about Radios and RF field; schematics for radio transmitters and receivers]
* [http://electronics.howstuffworks.com/radio.htm How Stuff Works&nbsp;— Radio]
* [http://www.allstar.fiu.edu/aero/VOR.htm  VOR Basic Information]
* [http://www.bdxc.org.uk The British DX Club]
* [http://www.worldofradio.com/ www.worldofradio.com] Glenn Hauser's internationally-known DX radio show
* [http://xroads.virginia.edu/~1930s2/Radio/day/radio.html 'A Day In Radio' from The University of Virginia's Department of American Studies]
* [http://wiki.radioreference.com Radio Reference Wiki]
* [http://www.tvradiocat.com Worldwide TV & Radio Guide]
* [https://web.archive.org/web/20080512060106/http://www.radiobeta.com/ Live Radio], radio stations around the globe

{{Електромагнітний спектр}}
[[Категорія:Радіохвилі| ]]