Ondas de rádio | O que são, frequência e para que servem

As ondas de rádio são a parte do espectro eletromagnético usada em tecnologias de comunicação, mas também são úteis para a astronomia. Também conhecidas como ondas hertzianas ou ondas de radiofrequência, seus comprimentos variam de poucos milímetros a milhares de quilômetros.

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Como todas as ondas eletromagnéticas, ondas de rádio são um tipo de radiação transportada por fótons, portanto, compartilham as mesmas características da luz visível. Isso significa que também viajam à velocidade da luz no vácuo.

Assim como a luz visível e outros comprimentos de onda do espectro, ondas de rádio são geradas em muitos fenômenos naturais, como raios e alguns tipos de objetos no universo. Também podem ser criadas artificialmente.

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Desde sua descoberta, os cientistas usaram as propriedades únicas do rádio para desenvolver tecnologias de meios de comunicação, como o aparelho de rádio, a televisão, telefonia móvel, radar, entre outros. 

Nestes dispositivos, as transmissões ocorrem pela “conversa” entre o transmissor e o receptor. As ondas de rádio são geradas pelos transmissores por correntes elétricas de alta frequência em um condutor (uma antena, por exemplo), e viajam pela atmosfera terrestre.

Quando o aparelho receptor (como um rádio) recebe as ondas, a energia delas é convertida em corrente alternada. Depois, a corrente é convertida em vibrações mecânicas no alto-falante para tocar suas músicas favoritas.

Entre os serviços que usam as ondas de rádio estão o radar, a radionavegação, serviços de emergência e hospitalares, serviços de segurança e transmissão de dados em rádio digital no âmbito militar. Radares são usados também na meteorologia e no controle de tráfego aéreo, terrestre e marítimo.

Frequências de rádio

Assim como ocorre em qualquer tipo de radiação eletromagnética, as ondas de rádio têm diferentes comprimentos de onda e frequências. Estas propriedades são inversamente proporcionais, ou seja, quanto maior uma delas, menor vai ser a outra.

O rádio é o tipo mais comprido do espectro eletromagnético, mas pode ter comprimento de onda de apenas 1 mm, resultando em frequências de 300 gigahertz (GHz). Já em 30 Hz, o comprimento de onda é de 10.000 quilômetros — maior que o raio da Terra, de 6.371 quilômetros.

Cada faixa de comprimento de onda se comporta de maneira diferente na atmosfera terrestre. A maioria delas passa pela atmosfera e viaja pelo espaço exterior, permitindo que as agências espaciais se comuniquem com suas espaçonaves em missões fora do planeta.

Outros comprimentos de onda de rádio são refletidos ou absorvidos pela ionosfera, algo vantajoso para as transmissões a distâncias intercontinentais. Elas são refletidas pela atmosfera superior e retornam à superfície, percorrendo distância maior que aquela permitida por transmissões em “linha reta”.

Uma das utilidades dessa propriedade é a retransmissão entre duas torres para alcançar um receptor mais distante, permitindo transmissões com maior alcance. As rádios AM são um ótimo exemplo de aplicação desse tipo de onda.

Por outro lado, as ondas usadas pelas rádios FM podem atravessar a atmosfera, então precisam ser transmitidas diretamente de um transmissor para os receptores. Como consequência, têm menor alcance, mas sofrem menos interferências eletromagnéticas.

Ondas de rádio na astronomia

Objetos astronômicos também emitem ondas de rádio, que revelam características desses corpos que, de outro modo, não poderiam ser identificadas. Os astrônomos usam as frequências de 300 MHz a 300 GHz.

Estrelas

Existem estrelas na Via Láctea que são boas emissoras de ondas de rádio, como algumas gigantes vermelhas. No entanto, estrelas vivas não são grandes fontes desse tipo de radiação.

Já os remanescentes de estrelas “mortas”, como anãs brancas, estrelas de nêutrons e pulsares, têm campos magnéticos muito mais poderosos que os das demais. Quando interagem com partículas carregadas, seus campos magnéticos produzem ondas de rádio.

Estrelas de nêutrons

As estrelas de nêutrons são o “caroço” de estrelas que explodiram em supernovas e têm os campos magnéticos mais poderosos do universo. Seus campos são tão poderosos que retêm elétrons, fazendo com que emitam ondas de rádio. 

Isso implica que, embora não liberem luz visível como as estrelas vivas, são muito brilhantes nos radiotelescópios.

Pulsares

Pulsares são um tipo de estrela de nêutrons que gira mais de 700 vezes por segundo. Eles emitem um tipo de ondas de rádio que formam jatos espirais de energia em seus polos.

À medida que o pulsar gira, os feixes de rádio passam pelos radiotelescópios e são detectados como flashes periódicos. Isso os torna muito úteis para medir distâncias de objetos cósmicos.

Supernovas

Os radiotelescópios também podem estudar nebulosas formadas por supernovas, algo importante principalmente quando o remanescente da explosão é um buraco negro. 

Estudar as ondas de rádio das supernovas permite compreender melhor a atividade do remanescente no interior delas.

Quasares

Os quasares (abreviação de fontes de rádio quase estelares) são formados por buracos negros supermassivos no centro de suas respectivas galáxias. Eles são considerados o tipo de objeto mais energético do universo, e o melhor modo de detectá-los é por meio de ondas de rádio. 

Como o Sol afeta transmissões de rádio?

As erupções solares produzem um flash intenso de radiação eletromagnética principalmente em raios X e ultravioleta. Se esses flashes vierem na direção da Terra, atingem nossa atmosfera em apenas oito minutos.

Com o impacto, a radiação pode ionizar as camadas inferiores da ionosfera. Isso faz com que as ondas de rádio que interagem com os elétrons nessas camadas percam energia.

O resultado desse processo é a degradação ou absorção completa das ondas de rádio de alta frequência (HF), que deveriam ser refletidas de volta à Terra.

Por isso, ocorrem apagões de rádio na faixa de 3 a 30 MHz, que são frequências usadas em sistemas de comunicações militares e de navegação marítima e aeronáutica.

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