La Radio
Alla vigilia di Natale del 1906 da Brant Rock,
nel Massachusetts, fu trasmessa a centinaia di chilometri di
distanza la prima trasmissione radiofonica: due brani musicali
accompagnati da un breve discorso. Per la prima volta il sistema
realizzato una decina d'anni prima da Guglielmo
Marconi (1874-1937), consistente nella trasmissione di
impulsi elettrici da un circuito all'altro per mezzo di una
particolare forma di energia raggiante, le onde radio, veniva
utilizzato per qualcosa di diverso dalle comunicazioni
telegrafiche. A mettere a punto la nuova tecnica era stato il
fisico americano-canadese Reginald A. Fessenden (1866-1932). La
radio riscontrò un immediato successo presso il pubblico. Basti
pensare che nella sola Europa, nel 1938, gli abbonati alla radio
erano più di 30 milioni.
Le onde radio (o radioonde) sono onde elettromagnetiche di
frequenza (n) compresa fra 3000 e 3000 miliardi di hertz e di
diversa lunghezza d'onda (l), misurata in metri. La frequenza, la
grandezza fisica che descrive quante volte l'onda si ripete con
le stesse caratteristiche nell'unità di tempo, viene misurata in
hertz (Hz) in onore del pioniere tedesco della radio Heinrich R. Hertz (1857-1894), che nel 1886
dimostrò la possibilità di trasmettere segnali elettrici per
mezzo di onde elettromagnetiche.
Nel vuoto le onde radio viaggiano, come tutte le altre onde
elettromagnetiche, alla velocità della luce (300.000 km/s); per
questa loro caratteristica sono impiegate non solo nelle
trasmissioni radiofoniche, ma anche per comunicare attraverso il telefono , per diffondere i segnali audio
e video che arrivano al televisore , per localizzare oggetti
mediante il radar e più in generale per le radiocomunicazioni.
In tutti questi casi sono apparecchi costruiti dall'uomo a
emettere radioonde, ma energia di questo tipo viene irradiata
nello spazio ogni volta che c'è un sistema di cariche elettriche
in movimento: silenziosi e invisibili messaggi si diffondono a
grandissima distanza dalle sorgenti più disparate e possono
essere captati disponendo di ricevitori adeguati.
Un tipico sistema di radiodiffusione si compone di due elementi
principali: un trasmettitore e un ricevitore. Il trasmettitore,
dopo aver convertito le onde sonore in segnali elettrici, genera
un'onda radio, detta "portante", di frequenza e
ampiezza costante in grado di trasportare vibrazioni di frequenza
e ampiezza variabili. L'onda portante viene amplificata e
inoltrata via cavo al ricevitore costituito da un'antenna , un
congegno in grado di captare le onde elettromagnetiche e da un
rilevatore, cioè un dispositivo capace di trasformare nuovamente
gli impulsi elettrici in onde sonore percepibili dall'orecchio
umano (o in onde luminose visibili nel caso della televisione).
Per captare le onde radio, l'antenna deve essere sintonizzata
sulla giusta banda di frequenze. Quando si cerca di sintonizzare
la radio sul programma prescelto, in pratica non si fa altro che
alterare le caratteristiche elettroniche di un circuito per fare
sì che questo lasci passare solo le onde della frequenza
desiderata.
Il modo in cui i segnali elettrici possono modulare o modificare
l'onda radio portante sono due: la modulazione di ampiezza (AM) e
la modulazione di frequenza (FM).
I segnali AM sono più soggetti a interferenze
elettriche, che producono nei radioricevitori dei fastidiosi
rumori, le cosiddette scariche; i segnali in FM, invece, ne sono
esenti, ma possono essere trasmessi solo in linea retta, fino
all'orizzonte, e quindi sono usati per radiodiffusioni a breve
distanza.
La modulazione di ampiezza viene impiegata di solito per le
trasmissioni radio sulle lunghe distanze, utilizzando lunghezze
d'onda comprese tra 1000 e 2000 m. Queste onde possono propagarsi
per migliaia di chilometri dal punto di origine perché vengono
riflesse dalla ionosfera (una regione dell'atmosfera situata a
circa 130-160 km dalla superficie della Terra) e perciò
percorrono grandi distanze continuando a rimbalzare dalla
ionosfera al suolo e viceversa. I segnali in AM sono diffusi in
tre bande d'onda: onde lunghe (l =1000-2000 m), medie
(l =187-577 m) e corte (l =10-100 m); queste ultime si riflettono
meglio di notte e si usano per le grandi distanze.
Le bande di FM comprendono invece: onde ultracorte (VHF,
dall'inglese Very High Frequency ) di frequenza compresa tra 87 e
108 MHz, usate anche dalla polizia e dai taxi; microonde
ultraalte (UHF, Ultra High Frequency ) adoperate per la
televisione; microonde a frequenze superalte usate nelle
trasmissioni dai ponti radio o via satellite.
Il rumore di fondo è uno dei principali problemi di tutti gli
apparecchi radioricevitori, e non sempre può essere eliminato.
La maggior parte dei disturbi è rappresentata dalle onde radio
generate dalle perturbazioni atmosferiche, che sono in grado di
viaggiare per centinaia di chilometri con un'attenuazione
relativamente piccola. Un'altra fondamentale sorgente di rumori
di fondo è determinata dall'agitazione termica degli elettroni
che, in ogni conduttore a una temperatura superiore allo zero
assoluto, si muovono in modo casuale dando origine a correnti
elettriche.
Alcune importanti applicazioni delle onde radio hanno avuto
inizio proprio dall'indagine sui disturbi alle radioricezioni.
Alcuni di questi hanno un'origine extraterrestre, come intuito da
Guglielmo Marconi nel 1916 e scientificamente dimostrato
dall'ingegnere statunitense Karl Jansky (1905-1950) sedici anni
più tardi, nel 1932. Tutte le stelle emettono infatti radioonde,
e tra queste lo stesso Sole, importante per la sua estrema
vicinanza alla Terra.