ما حجم الطول الموجي لموجات الراديو إيه إم؟

تبث محطات راديو إيه إم على موجات راديو يبلغ طول الواحدة منها مئات الأمتار. ففي الولايات المتحدة تتراوح الموجات على قرص إيه إم بين نحو 176 و555 مترًا. ويعرض المستكشف موجة طولها 300 متر، وهي الطول الموجي لمحطة تبث بتردد نحو 1,000 كيلوهرتز، قرب منتصف القرص.

الطول الموجي

موجات الراديو، مثل الضوء، موجات كهرومغناطيسية، ولها أطول الأطوال الموجية بينها جميعًا. والطول الموجي هو المسافة من قمة الموجة إلى القمة التالية. أما التردد فهو عدد القمم التي تمر بنقطة ما كل ثانية، ويُقاس بالهرتز. وتُسمّى محطات الراديو بحسب ترددها: فمحطة تبث بتردد 1,000 كيلوهرتز ترسل مليون قمة في الثانية. وينتج الطول الموجي من قسمة سرعة الضوء، وهي نحو 300,000 كيلومتر في الثانية، على التردد.

في الولايات المتحدة، تحدد قواعد لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) نطاق بث إيه إم بين 535 و1,705 كيلوهرتز. ويُخصَّص للمحطات 117 ترددًا، من 540 إلى 1,700 كيلوهرتز بخطوات قدرها 10 كيلوهرتز. وتقابل هذه الترددات أطوالًا موجية من 555 مترًا نزولًا إلى 176 مترًا. وتردد الموجة التي يبلغ طولها 300 متر هو 999 كيلوهرتز، أي بجوار قناة 1,000 كيلوهرتز.

ويصنّف الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU)، الذي ينسّق استخدام الراديو في العالم، ترددات الراديو في نطاقات مرقّمة. ويمتد النطاق 6، الذي يحمل الرمز MF، من 300 إلى 3,000 كيلوهرتز، ويسمّي الاتحاد موجاته «الموجات الهكتومترية». والهكتومتر يساوي 100 متر، وطول الموجات في هذا النطاق بين 100 متر و1 كيلومتر. ويقع نطاق إيه إم كله ضمنه.

مقارنات الحجم

يساوي طول موجة تبلغ 300 متر ارتفاع برج إيفل عند بنائه بالضبط، دون احتساب سارية العلم في أعلاه. ومنذ ذلك الحين رفعت الهوائيات ارتفاع البرج إلى 330 مترًا.
يبلغ طول الموجة نحو 1.1 مرة طول تيتانيك، التي كان طولها 269 مترًا.
ويبلغ نحو 2.7 مرة طول ملعب كرة قدم أمريكية، وطوله 110 أمتار مع احتساب منطقتي النهاية.
تبث محطات راديو إف إم بتردد 88–108 ميغاهرتز، على موجات طولها نحو 3 أمتار. ويبلغ طول موجة إيه إم البالغ 300 متر نحو 100 مرة طول موجة راديو إف إم.

كيف تحمل موجات إيه إم الصوت

إيه إم اختصار لعبارة amplitude modulation، أي تضمين السعة، وهو طريقة لحمل الصوت على موجة راديو. فترسل المحطة موجة حاملة بتردد خاص بها. وتجعل إشارة الصوت سعة الموجة الحاملة، أي ارتفاع قممها، ترتفع وتنخفض، بينما يبقى ترددها ثابتًا. ويلتقط الراديو المضبوط على ذلك التردد الموجة، ويحوّل التغيرات في السعة إلى صوت من جديد.

أما إف إم، أي تضمين التردد، فيغيّر تردد الموجة الحاملة بدلًا من ذلك، ويُبقي سعتها ثابتة. وتُضاف ضوضاء الراديو العشوائية إلى سعة الموجة، فيعدّ مستقبِل إيه إم الضوضاء جزءًا من الإشارة. أما مستقبِل إف إم فيمكنه تجاهل تغيرات السعة، ما يجعل إف إم أقل تأثرًا بالضوضاء.

لماذا هوائيات إيه إم ضخمة إلى هذا الحد

أكثر أطوال الهوائي المستقيم كفاءة هو نصف الطول الموجي للموجات التي يرسلها. ولأن الموجات يبلغ طولها مئات الأمتار، تحتاج محطات إيه إم إلى هوائيات ضخمة جدًا. وبالنسبة إلى موجة المستكشف التي يبلغ طولها 300 متر، فنصف الطول الموجي 150 مترًا، وهو يكاد يساوي ارتفاع نصب واشنطن.

وللموجات الطويلة ميزة. فهي تستطيع الانتقال فوق عوائق كبيرة مثل المباني والتلال وحولها، كما تلتف أمواج المحيط حول الصخور الكبيرة. أما إشارات إف إم والتلفزيون فيكون استقبالها أفضل حين يكون خط الرؤية إلى الهوائي خاليًا من العوائق، ولذلك توضع هوائياتها الأصغر كثيرًا في أعلى أبراج عالية.