¿Por qué las ondas EM con longitudes de onda más largas se propagan distancias más largas?

Las señales de radio AM usan ondas portadoras que son bastante más largas que en el caso de FM. Sabemos que en el espacio libre tanto las frecuencias altas como las bajas. Las señales de RF deben tomar la misma distancia en el mismo período de tiempo.

Debe haber una razón por la que en la literatura las ondas EM más largas (como en el caso de la transmisión de AM) pueden viajar distancias más largas en comparación con las ondas más cortas (como en el caso de la transmisión de FM).

¿Eso significa que "cuando usamos la misma potencia" en una aplicación del mundo real, las señales portadoras de AM pueden viajar distancias más largas? ¿Las ondas portadoras de FM se propagarían distancias más largas que las de AM si se usara mucha más potencia? ¿O es solo porque las ondas de AM pueden reflejarse en la ionosfera y, por lo tanto, la transmisión de FM nunca puede enviarse tan lejos como AM? ¿O es porque las ondas cortas se ven afectadas mucho más por la difracción?

Se debe a la ionosfera. Tenga en cuenta que las longitudes de onda ópticas y más cortas pueden propagarse a distancias astronómicas... si hay línea de visión. Lo mismo ocurre con VHF donde se transmite FM. Pero la ionosfera extiende la "línea de visión" reflejando las bandas de onda corta y AM. Puede notar que el rango de recepción de AM es más largo por la noche cuando la radiación solar no perturba la ionosfera.
¿Sabes en qué rango del espectro de ondas EM se pueden reflejar las ondas en la ionosfera?
No lo siento. Sé que es variable y depende de la actividad solar y las condiciones climáticas. Antes de que apareciera Internet, era un pasatiempo bastante serio mapear esta capacidad y explotarla para la comunicación, generalmente entre 1 y 30 MHz. Escuché música de Hanoi en 21 metros (unos 15 MHz) mientras restauraba una radio de 1947.
@Brian: El rebote ionosférico es real, y las estaciones de "onda corta" en el rango de 10-15 MHz dependen de él para llegar a audiencias distantes. Sin embargo, si bien a veces puede captar una estación distante de 1 MHz muy por fuera de su área de transmisión habitual debido al rebote ionosférico, esta no es la razón principal por la que el área de transmisión habitual es más grande en primer lugar. Al recoger la radio rebotada en la ionosfera, se produce un desvanecimiento constante durante unos pocos segundos. No obtienes eso de una estación de 1 MHz dentro de su área de transmisión habitual.
@Olin: Sí. el desvanecimiento constante se debe a que los diferentes reflejos se cancelan o se refuerzan entre sí (y en realidad PUEDE obtener desvanecimiento dentro del área de recepción normal cuando los reflejos fuertes cancelan la onda de tierra) es parte de la variabilidad que limita su utilidad. A lo que apuntaba en ese comentario es que (en mi opinión) si el OP está buscando un mapa de qué espectro es confiable y cuándo, probablemente no tenga suerte.

Respuestas (2)

La respuesta es la difracción y el hecho de que se necesitan objetos más grandes para bloquear las longitudes de onda más largas.

1 MHz, que está en el medio de la banda AM comercial, tiene una longitud de onda de 300 m. Por el contrario, 100 MHz, que está en el medio de la banda FM comercial, tiene una longitud de onda de solo 3 m.

300 m es lo suficientemente grande para que las ondas puedan difractarse alrededor de algo del tamaño de una casa típica, por ejemplo. Sin embargo, la casa es mucho más grande que 3 m, por lo que bloqueará en gran medida la señal de 100 MHz, suponiendo que esté hecha de un material que bloquee dichas frecuencias. 1 MHz es mucho más capaz de "rellenar" alrededor de objetos del tamaño de una casa. A 100 MHz, obtiene muchas más zonas muertas locales y puntos calientes.

La diferencia real en la distancia de propagación en la superficie de la tierra se debe a la curvatura y rugosidad de la tierra. Las ondas de 300 m pueden refractarse alrededor de las colinas y la curvatura general, mientras que las ondas de 3 m no lo son. Las olas más pequeñas tienen más "línea de visión" que las más grandes.

Por supuesto, todavía hay una gran diferencia entre las ondas utilizadas para la vista, alrededor de 500 nm, y las de FM comercial, alrededor de 3 m. Por lo tanto, el término "línea de visión" para 3 m es un poco engañoso, pero el efecto relativo a las olas de 300 m es bastante real. Todavía puede captar una estación de 100 MHz incluso con la antena un poco por debajo del horizonte mientras la baliza visible en la parte superior de la antena está completamente bloqueada. Pero las ondas de 3 m se atenuarán más rápidamente que las ondas de 300 m a medida que el transmisor se aleja más por debajo del horizonte.

Rebotar en la ionosfera NO es el problema en la mayoría de los casos. Es cierto que las ondas de 300 m pueden rebotar en la ionosfera en las condiciones adecuadas. Esto permite captar estas estaciones significativamente fuera de su área de transmisión habitual. Sin embargo, el rebote ionosférico no es la razón por la cual el área de transmisión habitual es más grande en primer lugar.

Las ondas de baja frecuencia viajan más lejos como ondas superficiales. Tienden a seguir la curvatura de la tierra debido a la difracción y la atenuación. La difracción provoca la flexión y es inversamente proporcional a la frecuencia de la onda. La atenuación, junto con la pérdida de energía, también hace que la forma de onda se incline hacia abajo. Esto esencialmente ayuda a seguir la curvatura de la tierra. La atenuación es directamente proporcional a la frecuencia de la onda.ingrese la descripción de la imagen aquíingrese la descripción de la imagen aquíingrese la descripción de la imagen aquí

¡Bienvenido a EE.SE! Aquí es importante citar imágenes que no son tuyas. Además, agregar más contexto a las imágenes mejora enormemente la calidad de la respuesta. En su respuesta, debe hacer referencia a las figuras en lugar de tener un bloque de palabras seguido de un bloque de imágenes.
¿Por qué las ondas EM con longitudes de onda más largas se propagan distancias más largas?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 2v