Le onde radio sono radiazioni elettromagnetiche appartenenti allo spettro elettromagnetico, nella banda di frequenza compresa tra 0 e 300 GHz, con una lunghezza d’onda superiore a 1 mm.
La loro energia è inferiore a circa 2 x 10 alla -22 joule e, almeno a livello teorico, tendente allo zero.
Possono essere descritti secondo due modi: modello ondulatorio e modello corpuscolare.
- Modello Ondulatorio:le onde radio sono formate dalla simultanea propagazione nello spazio di un campo magnetico (B) e di un campo elettrico (E) tra loro perpendicolari;
- Modello Corpuscolare: le onde radio possono essere pensate come particelle di massa nulla, chiamate fotoni, prive di carica e che perciò non sono deviate da campi magnetici o elettrici. L’energia di ciascuno di essi è calcolabile tramite la relazione E=h*v, in cui v è la frequenza dell’onda elettromagnetica espressa in Hertz (una onda al secondo).
Le onde radio, come ben sappiamo, sono ovviamente utilizzate per le radiocomunicazioni; non starò a spiegare come si sono sviluppate, dato che sono state spiegate dai nostri compagni la scorsa lezione. Ma voglio raccontarvi di come le onde radio abbiano cambiato la storia della musica.
Infatti, le onde radio hanno permesso la nascita di un nuovo stile musicale: lo ska.
Siamo tra gli anni ‘50 e ‘60 del secolo scorso in Giamaica. Non so se conoscete bene la geografia del continente americano, ma la Giamaica si trova più o meno al centro del mar dei Caraibi. In quel periodo, gli artisti isolani volevano creare sonorità nuove. A contribuire a questa evoluzione fu Prince Buster, e in particolare il suo chitarrista, che spinse affinché la chitarra andasse ad enfatizzare l'”afterbeat”, ovvero il levare, al posto “downbeat”.
Ciò significa che il beat che viene creato dalla chitarra, assume un andamento in levare a partire dalla seconda, terza e quarta battuta. Il cosiddetto afterbeat è quindi essenziale per creare la sincope ritmica giamaicana, ovvero per un effetto che interrompe o disturba il flusso regolare ritmico o armonico di un passaggio di una composizione.
Questo determinò la nascita dello ska, genere che traeva ispirazione da diversi stili come il mento e calypso, combinato con il jazz americano e l’R&B. Arrivati qua potreste dire: ma cosa c’entrano le onde radio? Beh, esse furono determinanti dato che jazz e R&B sarebbero arrivati solo più tardi sull’isola se non fosse stato per la nascita delle radio super potenziate, le cui trasmissioni raggiungevano la Giamaica – partivano principalmente da New Orleans e Miami.
Per concludere, grazie allo ska e alle onde radio oggi abbiamo i moderni “sound system”, ovvero gli impianti audio dei concerti, e generi come il Reggae, il Dub, il Rocksteady, il DJ Style e il Rap.
Dopo esserci divertiti un po’ con la musica, passiamo ora a un tema un po’ più tragico: le bombe radiocomandate. Il loro funzionamento, per quanto catastrofico, è abbastanza semplice; infatti si basa tutto sulla comunicazione tra un trasmettitore e un ricevitore. Il messaggio in input arriva al dispositivo; un impulso elettrico parte e boom, il gioco è fatto. Capite che artigianalmente, se si hanno le capacità e i mezzi per saldare, è molto semplice da costruire.
Per quanto semplice, esse sono state alla base di famosissime stragi che hanno sconvolto il mondo. Alcuni esempi nel nostro paese sono le stragi di Capaci e di via d’Amelio, dove a uccidere i due magistrati sono state cariche rispettivamente di 500 kg e 90 kg di tritolo. Altra strage, meno blasonata, ma comunque crudele, fu quella di Via Palestro a Milano, nel luglio ‘93, in cui morirono 4 vigili del fuoco e un senzatetto, colpito dalle lamiere della Fiat Uno in cui si trovava la bomba. A questa strage la mia famiglia è un po’ più legata, perché una delle vittime, il pompiere Carlo La Catena, era un compagno delle elementari di mio padre, trasferitosi a Milano in cerca di lavoro, lontano 1000 km dalla sua famiglia.
Aprendoci a un campo più internazionale, dopo il 9/11 gli USA attaccarono a sorpresa l’Afghanistan. Per questo, una squadra di marines venne mandata in quei territori, ma non per attaccare, bensì per ottenere le coordinate dei forti talebani; in questo modo, l’aviazione sarebbe stata facilitata nei bombardamenti. A questo proposito, furono utilizzati una nuova tipologia di arma, le bombe intelligenti ad alta quota. Esse una volta sganciate, attraverso dei radiocomandi, potevano essere indirizzate nel luogo preciso che si voleva colpire.
RADIOASTRONOMIA
L’astronomia delle onde radio, nota come radioastronomia, si è sviluppata soprattutto dopo la seconda guerra mondiale ed ha portato a numerose grandi scoperte nel secolo Novecento.
La radioastronomia studia quindi l’emissione di onde radio da parte dei corpi celesti, definiti in tal caso radiosorgenti, al fine di caratterizzarne posizione e proprietà.
Il suo difetto più grande è dato proprio dalle dimensioni dell’onda: un’onda breve riesce a fornire dettagli molto più particolareggiati rispetto ad un’onda lunga, con la conseguenza che per fornire la stessa definizione alla radioastronomia servono raccoglitori di onde davvero enormi.
Proprio a questo scopo sono nati i radiointerferometri, sistemi di numerosi radiotelescopi collegati tra loro materialmente o con cavi o con sistemi più complessi, consistenti nel far interferire le osservazioni provenienti da vari luoghi della Terra simultaneamente, con differenze di tempo inferiori al milionesimo di secondo. La radioastronomia ha portato alle scoperte di nuove classi di oggetti quali pulsar, quasar, tra i fenomeni più estremi ed energetici dell’universo, e radiotelescopi sono stati utilizzati inoltre per la scoperta della radiazione cosmica di fondo.
RADAR è un sistema elettronico che permette di misurare la distanza, la forma e la velocità di un oggetto, sfruttando la riflessione delle onde radio che lo colpiscono. Il primo radar fu messo a punto nel 1935 dal fisico scozzese Robert A. Watson-Watt (1892-1973), che lo usò per localizzare aerei distanti più di 160 km.
Come funziona? Prendiamo l’esempio appena visto. In questo video, l’intercettazione dei missili, il loro tracciamento, la localizzazione e l’affondamento della nave nemica avviene tutti grazie al radar. Prendiamo l’esempio di questa nave militare:(secondo video) Le onde radio si propagano con la velocità della luce che, nell’aria, ha un valore costante di circa 3 × 108 m/s. Lo spazio percorso da un’onda radio in un intervallo di tempo =Δt è: s = v·Δt perciò possiamo scrivere: s = 3 × 108 ·Δt. Quando un segnale radio colpisce un oggetto, che si trova a distanza d, viene parzialmente riflesso e torna indietro con la stessa velocità. Misurando il tempo Δt di andata e ritorno, la formula permette di calcolare lo spazio totale s percorso e, dividendo per 2, la distanza d a cui si trova l’oggetto.
Il radar è costituito da un trasmettitore che invia onde radio e, mediante un’antenna, li concentra nella direzione prescelta. Quando le onde colpiscono un oggetto vengono parzialmente riflesse e raccolte da un ricevitore. Le onde riflesse vengono amplificate ed elaborate da un computer, che visualizza i risultati dell’elaborazione su un monitor.
Nato per motivi bellici, il radar ha anche molte applicazioni diverse da quelle militari. Per esempio, viene usato per controllare il traffico aereo e per la navigazione.
Inoltre il radar è molto usato in meteorologia per localizzare perturbazioni atmosferiche e valutarne l’intensità; è utilizzato anche per studiare il livello di inquinamento atmosferico.
Ultimo focus vorrei proprio metterlo sul radar meteorologico: Un segnale elettromagnetico, generato dai complessi componenti del radar meteo, è emesso attraverso l’antenna nell’atmosfera circostante. Il segnale interagisce con la pioggia, la neve o la grandine, generando una retro diffusione verso l’antenna. L’antenna capta il debolissimo eco di ritorno e lo convoglia nel sistema elettronico-informatico per essere successivamente elaborato. Dall’intensità dell’eco si può risalire al tipo di precipitazione, dal tempo di trasmissione del segnale si può dedurre la distanza fra la stazione radar meteo e le precipitazioni. L’antenna del radar meteo ha un diametro di 4,2m ed è in continua rotazione su se stessa, 24 ore al giorno, 365 giorni all’anno. Giro dopo giro cambia la sua elevazione: in questo modo l’antenna scandaglia l’atmosfera in un volume di forma cilindrica che si estende fino a 240 km in distanza e 18 km in altitudine. La scansione completa di questo volume richiede 5 minuti. Dopo 20 rotazioni, completate ad elevazioni diverse, l’antenna ritorna alla posizione iniziale ed il ciclo ricomincia. Il segnale retro-diffuso verso l’antenna del radar meteo è raccolto, amplificato ed elaborato per facilitare l’interpretazione del grande numero di segnali registrati dal radar meteo. In particolare bisogna eliminare il maggior numero di disturbi possibili, ad esempio gli echi causati dalla presenza delle montagne.
