LE INVISIBILI ONDE ELETROMAGNETICHE

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Giovanni Benedetto

La scoperta, lo studio e le applicazioni dei campi elettromagnetici è un filone di ricerca e sviluppo iniziato a fine 800 e che ha avuto le sue molteplici applicazioni tecnologiche nel secolo scorso.
Il matematico e fisico inglese Clerk Maxwell fu il primo ad intuire che la luce è solo un esempio di una più vasta classe di effetti elettromagnetici che possono attraversare l’atmosfera o il vuoto sotto forma di treni d’onda.
Dagli studi di Maxwell ricavò profitto prima  il fisico Heinrich Rudolf Hertz, che attraverso vari esperimenti realizzò un rudimentale trasmettitore di treni d’impulso smorzati di radiazione elettromagnetica, e poi 8 anni dopo,  Guglielmo Marconi che definì con chiarezza la funzione di una linea di trasmissione e dell’antenna indispensabile per rilasciare nell’etere le onde elettromagnetiche.
Elettromagnetismo che con la scoperta dell’elettricità si associava a due fenomeni distinti e non interagenti, così  la pensava il fisico André- Marie Ampere’ agli inizi dell’800.
Fu Maxwell ad unificare i due concetti dimostrando che l’elettricità, il magnetismo e la luce sono tutte manifestazioni del medesimo fenomeno: l’elettromagnetismo.
E così il 900 fu  il secolo della tecnica, cioè delle applicazioni delle scoperte scientifiche al servizio dell’uomo in svariati campi: dalla navigazione al campo militare, dal trasporto aereo alla radiodiffusione e le  telecomunicazioni più in generale.
Come tutte le scoperte, necessita tempo per conoscere e sviluppare le sue applicazioni e le potenzialità.
Infatti il primo collegamento radio realizzato da Marconi  non superò  qualche decina di metri, solo nel 1901 riuscì per la prima volta a trasmettere  un segnale radiotelegrafico composto da tre brevi scariche tra il Canada e L’Inghilterra ad una distanza di 4000 km attraversando l’atlantico.

Per ascoltare la prima trasmissione radiofonica in Italia si dovette aspettare il 5 ottobre del 1924.
All’epoca un altro concetto acquisito pose grandi dubbi sul futuro della propagazione delle onde elettromagnetiche a distanza, ed era la conformazione sferica della terra .
Essendo la terra sferica si pensava che si potesse trasmettere con un’antenna installata a 100 metri da terra fino ad una distanza di 30 Km perché la curvatura della terra avrebbe impedito, oltre quella distanza, alle onde di diffondersi per visibilità diretta o per onda di superficie.
L’impulso all’uso delle radiofrequenza si ebbe quando si comprese come si comportava l’etere al passaggio delle onde.
A complicare gli studi e le osservazioni degli addetti era la risposta molto diversificata della disomogeneità che i vari strati dell’aria oppongono alle diverse frequenze a partire dai 100 khz per arrivare ai 300 Ghz.
Infatti non tutte le frequenze hanno la stessa modalità di propagazione nello spazio; solo il vuoto non oppone alcuno ostacolo.
Le frequenze che si propagano a lunga distanza che raggiungono anche continenti lontani, sono le onde corte, lunghe e medie, che in maniera simile  sono soggette a fenomeni di diffrazione e riflessione a seconda la ionizzazione e l’altezza dal suolo degli strati della ionosfera, che anch’essa varia da giorno a notte o a seconda le stagioni.
Per esempio le frequenze usate per la navigazione o per la radiodiffusione ad onda corta, media o lunga, di giorno hanno un’area di servizio più limitata perché prevale l’onda di superficie che si attenua man mano che si allontana dalla sorgente, mentre di notte prevale l’onda riflessa e dei cammini multipli provocati dalla stratificazione della ionosfera, raggiungendo località distanti anche di migliaia di kilometri.

Infatti quando la Rai Basilicata trasmetteva il gr regionale in onda media sulla frequenza di 990 Khz, il segnale arrivava, lungo la costa dell’ex Iugoslavia, nelle ore notturne anche nei paesi più orientali e in certe ore veniva captata anche dalle antenne ad alto guadagno dei radioamatori del nord Europa.

Il fenomeno della ricezione delle onde medie, 400 – 2000 Khz , che provengono da altri paesi europei si può scorgere anche da un’autoradio che nonostante abbia un’antenna a basso guadagno prende di sera stazioni radio estere a volte con voce nitida a volte con tanti fischi e disturbi.

Per i collegamenti radio intercontinentali si utilizzano le cosiddette Onde Corte che coprono una gamma di frequenze che spazia da 3 Mhz  a 30 Mhz, pari ad una  lunghezza d’onda che va da 100 a 10 metri,  esse hanno una particolarità che con poca potenza superano la curvatura terrestre e raggiungono lunghissime distanze.

Semplicemente si può dire che gli strati ionizzati dell’aria ad alta quota, in assenza di fenomeni di assorbimento, fungono in genere da specchio alle onde corte, consentendo alle trasmissioni, attraverso riflessioni multiple cielo-terra e percorsi canalizzati in quota, di coprire distanze fino a potere fare anche il giro della terra.

Tutti i fenomeni di propagazione legati all’atmosfera, alle radiazioni solari e al giorno o la notte non incidono invece sulle onde che si propagano per via diretta, cioè a vista e senza ostacoli di mezzo, perché le postazioni trasmittenti sono in visibilità ottica con le antenne riceventi e le aree servite sono entro approssimativamente il raggio  che supera di poco l’orizzonte della superficie terrestre.
È il caso delle frequenze comprese tra 100 Mhz a 300 Ghz.
Le ricezione satellitari per le trasmissioni telefoniche e televisive, per esempio, che utilizzano frequenze intorno ai 10-12 gigahertz che provengono da 36000 km di distanza non subiscono in ricezione variazioni dell’energia elettromagnetica tranne in sporadici casi di particolari condizioni atmosferiche o di precipitazioni temporalesche.
Poiché l’etere non pone confini alle onde elettromagnetiche, per fare in modo di attenuare le interferenze con le medesime di pari frequenza provenienti da oltre nazioni, sono nati i comitati tecnici internazionali per pianificare l’uso delle potenze e delle frequenze da assegnare ai singoli stati a seconda dei settori d’utilizzo.

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Sull' Autore

Giovanni Benedetto

Mi sono occupato per 40 anni prima in Rai e poi in Rai way dell' esercizio degli impianti alta frequenza della Rai in Basilicata. Per vent'anni in qualità di quadro tecnico sono stato responsabile del reparto di manutenzione degli impianti alta frequenza: ripetitori, trasmettitori tv e mf, ponti radio e tutti gli impianti tecnologici connessi. Ho presieduto tutta la fase della swich-off analogico- digitale della rete di diffusiva della Basilicata. Nel 90 per tre mesi come tecnico della Rai Basilicata ho lavorato al centro , ibc, di Saxa Rubra, per inoltrare i segnali televisivi e radiofonici provenienti dai dodici stadi accreditati ai mondiali 90, attraverso i ponti radio e i satelliti in tutto il mondo. Fuori dal mondo produttivo, mi sento un cittadino libero e curioso, che osserva con attenzione la realtà che mi circonda. Attento al comportamento della politica e delle istituzioni e alle decisioni che esse assumono e che incidono sul nostro destino , sensibile ai fenomeni e ai cambiamenti che attengono la nostra società: comprese le virtù e le miserie che essa esprime; sempre raffrontando il presente col passato per schiarire meglio la visione del futuro.

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