ناحیهٔ پوشش زمینی موج: چگونه امواج رادیویی با زمین مسافرت میکنند؟
موج زمینی چیست و چگونه به وجود میآید؟
امواج رادیویی، مانند امواجی که از انداختن یک سنگ در آب آرام ایجاد میشوند، از آنتن فرستنده در همه جهتها منتشر میشوند. بخشی از این امواج که به سمت آسمان میروند "موج آسمانی" و بخشی که در امتداد سطح زمین حرکت میکنند، «موج زمینی»1 نام دارند.
تصور کنید میخواهید یک توپ را از یک تپه پایین بغلتانید. توپ با تماس مداوم با سطح زمین (و وجود گرانش) به حرکت خود ادامه میدهد. موج زمینی هم شبیه به این است. این موج، با هدایت و خم شدن توسط سطح زمین و لایههای پایینی جو (تروپوسفر)، به جلو رانده میشود. کلید درک این موضوع، پدیدهای به نام انکسار2 یا خمش موج است. سرعت انتشار موج در نزدیکی سطح زمین، کمی کمتر از سرعت آن در ارتفاع بالاتر است. این اختلاف سرعت باعث میشود که موج بهآرامی به سمت زمین خم شود و مسیر آن منحنیوار و دنبالکنندهٔ انحنای زمین باشد.
عوامل مؤثر بر وسعت ناحیه پوشش
همهٔ امواج رادیویی نمیتوانند به یک اندازه خوب به صورت زمینی منتشر شوند. وسعت ناحیه پوشش به چند عامل مهم وابسته است:
| عامل | تأثیر بر پوشش | توضیح و مثال |
|---|---|---|
| فرکانس3 | تأثیر بسیار زیاد | فرکانسهای پایینتر (مثل 500 kHz) بهتر از فرکانسهای بالا (مثل 50 MHz) انتشار زمینی دارند. امواج رادیویی AM (فرکانس متوسط) پوشش زمینی بهتری نسبت به FM (فرکانس بسیار بالا) دارند. |
| رسانندگی زمین4 | تأثیر زیاد | زمینهایی که رسانای بهتری هستند، انرژی موج را کمتر تلف میکنند. انتشار روی آب دریا (رسانای عالی) بسیار بهتر از انتشار روی شنزار خشک (رسانای ضعیف) است. |
| قدرت فرستنده | تأثیر مستقیم | هرچه فرستنده قویتر باشد، سیگنال میتواند مسافت بیشتری را قبل از تضعیف شدید طی کند و ناحیه پوشش وسیعتری ایجاد نماید. |
| پستی و بلندی | مانع فیزیکی | کوهها و تپههای بلند میتوانند سایهای رادیویی ایجاد کرده و پوشش را قطع کنند. موج زمینی در مناطق کاملاً مسافت پوشش بیشتری دارد. |
برای درک بهتر تأثیر فرکانس، میتوانیم از فرمول سادهای که اتلاف5 یا تضعیف موج را نشان میدهد کمک بگیریم. به طور کلی، اتلاف در انتشار زمینی با مجذور فرکانس نسبت مستقیم دارد:
مقایسه انتشار زمینی با دیگر روشهای انتشار
برای درک جایگاه موج زمینی، بهتر است آن را با دو روش اصلی دیگر انتشار مقایسه کنیم:
| روش انتشار | فرکانسهای معمول | مسافت پوشش | کاربرد نمونه |
|---|---|---|---|
| زمینی | LF, MF (کمفرکانس، متوسطفرکانس) | چند ده تا چند صد کیلومتر | رادیوی AM، ارتباطات دریایی ساحلی |
| آسمانی6 (انتشار از طریق یونوسفر) | HF (فرکانس بالا) | هزاران کیلومتر | رادیوی بینالمللی (شورتویو)، ارتباطات نظامی دوربرد |
| مستقیم7 (خطدید) | VHF, UHF (بسیار بالا، فرابالا) | چند ده کیلومتر (محدود به افق) |
رادیوی FM، تلویزیون، تلفن همراه
نیاز به دید مستقیم
|
کاربردهای عملی موج زمینی در زندگی روزمره
شاید جالب باشد که بدانید همین الآن در حال استفاده از این پدیده هستید! ایستگاههای رادیویی AM از اصلیترین کاربران انتشار زمینی هستند. فرکانس متوسط (535 تا 1705 kHz) این امواج اجازه میدهد سیگنال آنها بتواند از فراز تپههای ملایم عبور کرده و پوشش وسیعتری نسبت به رادیوی FM ایجاد کند. به همین دلیل است که هنگام رانندگی در جادههای بین شهری، اغلب میتوانید رادیوی AM را از شهرهای دورتر نیز دریافت کنید.
یک مثال دیگر، ارتباطات دریایی در نزدیکی ساحل است. کشتیها از فرستندههایی با فرکانس پایین استفاده میکنند که روی سطح آب دریا (یک رسانای ایدهآل) به خوبی منتشر میشود و امکان ارتباط مطمئن با ایستگاههای ساحلی را فراهم میکند. همچنین، برخی از سیستمهای ناوبری رادیویی قدیمی مانند LORAN، که پیش از GPS استفاده میشدند، بر اساس انتشار موج زمینی کار میکردند.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاورقی
1 موج زمینی (Ground Wave) – انتشار امواج الکترومغناطیسی در امتداد یا نزدیکی سطح زمین.
2 انکسار (Refraction) – تغییر جهت موج هنگام عبور از یک محیط به محیط دیگر یا عبور از محیطی با چگالی متغیر.
3 فرکانس (Frequency) – تعداد تکرار یک موج در واحد زمان (معمولاً هرتز).
4 رسانندگی زمین (Ground Conductivity) – توانایی زمین در هدایت جریان الکتریکی. آب شور رسانایی بسیار بالایی دارد.
5 اتلاف (Attenuation) – تضعیف تدریجی شدت سیگنال در حین انتشار.
6 موج آسمانی (Sky Wave) – بخشی از موج رادیویی که به سمت آسمان فرستاده شده و توسط لایههای یونیزه جو (یونوسفر) بازتاب میشود.
7 موج مستقیم (Direct Wave / Line-of-Sight) – موجی که در یک خط مستقیم (در حدود افق) از فرستنده به گیرنده منتقل میشود.
8 ناحیه سکوت (Skip Zone / Quiet Zone) – منطقهای فراتر از برد موج زمینی و قبل از نقطهٔ بازگشت موج آسمانی که هیچ سیگنالی دریافت نمیشود.
