Le folosim când ne preparăm floricele de porumb la cuptorul cu microunde și tot cu ajutorul lor radarele poliției ne surprind când depășim viteza legală. Microundele sunt utilizate și în telefonia mobilă. Dar pot ele să ne ajute să înțelegem mai bine universul?
Spectrul EM - (2) - Undele radio
Microundele sunt cele cu care ne preparăm floricele de porumb la cuptorul cu microunde, cât şi cele cu care radarele poliţiei ne surprind când depăşim viteza legală. Transmiţătoarele de microunde sunt utilizate din plin şi în telefonia mobilă pentru a transporta cantităţi impresionante de informaţie. Dar pot microundele să ne ajute să înţelegem mai multe despre lume şi Univers?
CUPTOARELE CU MICROUNDE
Cuptoarele cu microunde folosesc microunde cu o lungime de undă aproximativ egală cu 12 centimetri prin intermediul cărora imprimă o mişcare de rotaţie apei şi moleculelor de grăsime conţinute de alimente. Interacţiunea dintre moleculele aflate în mişcare de rotaţie generează căldură, hrana fiind astfel pregătită pentru a fi consumată.
DOMENIUL MICROUNDELOR. SUB-BENZILE DE MICROUNDE
Microundele au lungimi de undă cuprinse între 1 milimetru şi 30 de centimetri, situându-se în cadrul spectrului electromagnetic între undele radio şi radiaţia infraroşie. Microundele se găsesc la capătul de înaltă frecvenţă al spectrului radio, fiind totuşi în mod obişnuit separate de undele radio datorită tehnologiilor folosite pentru a le recepţiona şi manipula. Există mai multe aşa-numite "sub-benzi" în domeniul microundelor, care furnizează informaţii diverse oamenilor de ştiinţă. Microundele de lungime de undă medie (din banda C) pătrund prin nori, praf, fum, zăpadă şi ploaie oferind informaţii preţioase despre suprafaţa terestră. Măsurătorile satelitare cu microunde scot la iveală zilnic starea calotei arctice, chiar şi când este înnorat. Aceste măsurători arată variaţii mari de la an la an, dar şi, per total, o scădere a nivelului calotei polare a Arcticii începând cu finalul anilor '70. Majoritatea comunicaţiilor satelitare folosesc benzile C, X şi Ku pentru a transmite semnale staţiilor de la sol. Instrumentul SeaWinds de la bordul satelitului QuickSCAT foloseşte impulsuri radar din banda Ku a spectrului microundelor. Acesta măsoară modificările în energia impulsurilor trimise şi pot determina viteza şi direcţia vântului aproape de suprafaţa oceanelor. Faptul că microundele pot penetra straturile de nori permite oamenilor de ştiinţă să monitorizeze condiţiile de dedesubtul uraganelor.
SISTEME ACTIVE DE TELEDETECŢIE
Tehnologia radar este considerată un sistem activ de teledetecţie, deoarece acţionează în mod activ trimiţând impulsuri de microunde şi detectând energia reflectată la contactul cu diverse obiecte. Radarele Doppler şi cele de tip altimetru sunt exemple de instrumente de teledetecţie active care operează în domeniul microundelor. Detectorul radar cu altimetru de la bordul satelitului OSTM (Ocean Surface Topography Mission)/Jason-2 al misiunii întrunite NASA/CNES (agenţie spaţială franceză) poate determina înălţimea suprafeţei mărilor şi oceanelor, deci nivelul oceanului planetar. Acest detector cu altimetru emite spre suprafaţa apei microunde cu două frecvenţe diferite (13.6 şi 5.3 GHz), măsurând timpii de retur la satelit al impulsurilor. Combinând datele obţinute cu ajutorul altor instrumente pentru a calcula înălţimea precisă a satelitului şi a corecta efectele vaporilor de apă asupra impulsurilor, se poate determina nivelul apei mării cu o precizie de câţiva centimetri!
Satelitul japonez "Earth Resources" utilizează microunde cu lungimi de undă mai mari, din banda L, pentru cartografierea pădurilor prin măsurarea umidităţii de suprafaţă a solului, pentru a identifica zonele unde au avut loc despăduriri recente. Microundele din banda L sunt folosite şi de Sistemele Globale de Poziţionare (GPS), cum sunt cele disponibile pentru autoturisme.
Oamenii de ştiinţă combină cu regularitate informaţii obţinute folosind microunde cu informaţii furnizate de alte domenii ale spectrului electromagnetic pentru a studia compoziţia prafului cosmic ori a supernovelor. O supernovă descoperită recent în Calea Lactee a explodat cu doar 140 de ani în urmă, în timpul Războiului de Secesiune.
SISTEME PASIVE DE TELEDETECŢIE
În cazul sistemelor pasive de teledetecţie este vorba despre detectarea undelor electromagnetice care nu provin de la satelit ori instrumentul de detecţie însuşi. În acest caz senzorul este doar un observator pasiv care recepţionează radiaţie electromagnetică. Instrumentele pasive de teledetecţie de la bordul sateliţilor au revoluţionat buletinele meteorologice, furnizând o imagine globală a modelelor climatice şi temperaturilor de la suprafaţa planetei. Microundele sunt utilizate în tehnologia radar de tip Doppler, folosită pe scară largă pentru prognoze meteo zonale pe termen scurt. Această perspectivă unică a crescut simţitor precizia prognozelor privind starea vremii, dar şi a celor cu privire la furtunile tropicale.
RADIAŢIA COSMICĂ DE FOND
Un fenomen important este specific doar microundelor. În 1965, folosind microunde cu lungimi mari de undă, din banda L, Arno Penzias şi Robert Wilson au făcut din greşeală o descoperire epocală: au detectat ceea ce credeau iniţial că ar fi un zgomot de fond generat de instrumentele folosite, dar care s-a dovedit a fi un semnal de fond constant provenind de pretutindeni din spaţiul cosmic. Este vorba despre aşa-numita "radiaţie cosmică de fond". Dacă ochii noştri ar putea să "vadă" microunde, întreaga boltă cerească ar străluci cu o luminozitate aproape uniformă în toate direcţiile. Existenţa acestei radiaţii de fond a reprezentat o dovadă extrem de importantă în sprijinul teoriei cosmologice cunoscută sub numele de Big Bang, care descrie naşterea Universului.
Microundele sunt aşadar o componentă extrem de importantă a întreprinderii ştiinţifice moderne. Vorbim aşadar de o componentă a spectrului electromagnetic care stă la baza sistemelor de telecomunicaţii şi teledetecţie terestre şi prin satelit, fiind un excelent ghid despre istoria şi originile Universului nostru.
Spectrul EM - (4) - Infraroşul
_______
Notă: articolul de mai sus conţine informaţii prezentate în film şi în această broşură.
Traducerea şi adaptarea: Scientia.ro.
Credit: Mission:Science, NASA
