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Dic 12

Onde radio e loro propagazione

Le onde radio sono una parte del vasto insieme delle onde elettromagnetiche con le quali conviviamo quotidianamente. Essendo questo un sito di escursionismo, che vuole comunque introdurre anche argomenti complessi in qualche modo correlati alla pratica dell’andare in montagna con la speranza di stimolare l’interesse e fornirne le basi in modo che poi ognuno possa approfondire a seconda della sua curiosità, non verrà fatta una trattazione troppo prolissa sull’argomento, vasto ed interessante ma che andrebbe sviluppato comunque in modo essenzialmente tecnico. Ci limiteremo a dare qualche indicazione per comprendere il fenomeno, delle grandezze utilizzate per descrivere il comportamento delle onde radio e delle loro proprietà in funzione dell’utilizzo degli apparati radio.

Occorre precisare che le onde radio non sono qualcosa di inventato dagli uomini ma esistono già in natura, associate a fenomeni fisici che grazie ad esse possono essere studiati (si veda ad esempio la radioastronomia), come la vita delle stelle od il movimento della crosta terrestre, oppure, nel campo più esteso delle onde elettromagnetiche (di cui le onde radio sono un sottoinsieme), si pensi alla stessa luce visibile, alle radiazioni, ecc. La differenza principale delle onde radio che noi avremo a trattare, è che le onde radio utilizzate per le comunicazioni sono generate artificialmente dall’uomo.

Lo studio delle onde radio inizia nel 1873 ad opera dello scozzese James Clerk Maxwell che pubblicò il suo “Trattato di Elettricità e Magnetismo” e successivamente la “Teoria Dinamica del Campo Elettromagnetico”, opere che analizzando matematicamente i fenomeni ottici, elettrici e magnetici riuscivano a dimostrare la natura ondulatoria degli stessi e che ad essi potevano essere applicate le stesse leggi. Maxwell così prevedeva l’esistenza delle onde radio ancora prima che esse potessero venire generate. La conferma sperimentale delle teorie di Maxwell avvenne nel 1888 ad opera di Heinrich Rudolf Hertz, studioso tedesco che costruendo un oscillatore, producesse scariche elettriche le quali a loro volta generavano onde elettromagnetiche. In prossimità dell’oscillatore, apparecchio da lui stesso ideato, Hertz poneva un altro apparecchio di sua invenzione, denominato risonatore, ove si sviluppavano scintille fra due piccole sfere del dispositivo stesso quando l’oscillatore era in funzione senza che i due apparecchi fossero in contatto fra loro. Lo stesso Maxwell dimostrò che le onde elettromagnetiche si propagano nel vuoto e che nel vuoto la loro velocità è pari a quella della luce (poco meno di  300.000 Km/s). Gli esperimenti si susseguirono ad opera di Hertz, dell’italiano Augusto Righi e successivamente altri  scienziati sino a che fu Guglielmo Marconi che riuscì a creare nel 1895 il primo vero trasmettitore dotato di antenna e a poter portare il ricevitore a distanza prima di pochi metri, poi successivamente ad un Kilometro di distanza, oltre ad una collina che si interponeva fra i due apparati. Questo esperimento segnò di fatto la nascita del “telegrafo senza fili”, termine coniato dallo stesso Marconi.

Nella sostanza il trasmettitore alimentato da una corrente elettrica alternata di ampiezza e frequenza costanti generava un’onda elettromagnetica, (detta onde hertziana prima e onda radio successivamente, di ampiezza e frequenza costanti, ovvero quella che venne poi chiamata “onda portante”. L’apparato di Marconi, in origine, trasmette solo un segnale continuo che può essere interrotto interrompendo il circuito. Effettuando questa operazione mediante un tasto simile a quello del già conosciuto telegrafo si otteneva un telegrafo senza fili, capace di essere ricevuto a distanza senza un collegamento diretto.

Marconi dovette cercare in Gran Bretagna il sostegno per la sua invenzione (già allora si notava la tipicamente scarsa lungimiranza italica in fatto di novità tecnologiche !) ma col tempo riuscì a migliorare gli apparati, trovare nuovi finanziamenti ed intraprendere una vera attività commerciale che lo rese ricco e famoso. La ricerca ovviamente non si fermò, poiché nel 1901 Marconi, sfruttando il fenomeno della propagazione ionosferica che allora non si conosceva ma che forse lui stesso aveva intuito, riuscì a collegare tramite il “telegrafo senza fini”, le due sponde opposte dell’Oceano Atlantico, aggirando così l’ostacolo della curvatura terrestre.

Se Guglielmo Marconi è considerato il padre della radio, lo sviluppo della radiofonia, ovvero la trasmissione di suoni attraverso l’uso delle onde radio, avvenne essenzialmente ad opera di altri valenti scienziati, che modificarono lo schema di base del “telegrafo senza fili”. Fu Reginald Aubrey Fessenden che nel 1906 riuscì per primo a trasmettere parole e musica a distanza attraverso l’uso di onde radio, sovrapponendo la corrente alternata generata da un microfono alle onde hertziane in modo, come viene comunemente detto di modularle. Negli anni successivi il sistema venne perfezionato ed in breve si passò dall’utilizzo della radio come sistema solo di soccorso ed emergenza, come lo aveva concepito Marconi, ad un mezzo di informazione, comunicazione ed anche intrattenimento. Il resto è storia.