1 ¿Qué es una onda?
Las ondas mecánicas
El mejor modo de explicar lo que es una onda es el típico ejemplo de la piedra lanzada a un estanque. La descripción del proceso nos permitirá entender la definición de onda. Esta comprensión nos ayudará a introducirnos en la comprensión de lo que son las ondas electromagnéticas que son las que transportan los mensajes radiofónicos.
Imaginemos que nos encontramos frente a un estanque con el agua en reposo. Lanzamos a este una piedra. En el momento del lanzamiento imprimimos una energía cinética a la piedra. El rozamiento con el aire y la gravedad terrestre contrarrestaran esta energía haciendo caer la piedra al agua. En el momento del impacto la piedra aun conservara energía cinética. Hay un principio en física que dice: “la energía no se pierde, se transforma”. Esto es lo que sucede en el momento del impacto: La energía cinética de la piedra es transmitida al agua.
Tras el impacto vemos que en la superficie del agua se forman unas ondulaciones concéntricas. Si observamos un objeto que este flotando en esa superficie notaremos que este no se desplaza, si no que solo sube o baja según en el punto de la onda en que se encuentre. De aquí notamos que no se produce movimiento de la masa de agua si no solo una vibración. Es la energía cinética del impacto absorbida por el agua que se hace visible en estas ondulaciones que se extinguen pasado un tiempo, regresando el agua del estanque a su estado inicial. La altura, distancia y duración de las ondas dependen de la masa de la piedra y de la velocidad con que se lanzó.
Este ejemplo permite ver y comprender lo que es la onda. Existen otros tipos de onda: sonoras, de luz, electromagnéticas donde esta observación no es posible.
Concluyendo podemos decir que con la palabra onda designamos la transmisión de energía sin desplazamiento de materia.
Las ondas sonoras que transmiten la voz tienen un modo de transmisión similar. Esto no va a ser igual en otros tipos de ondas como las de la luz o las electromagnéticas. Para entender estas tenemos que tener unas nociones básicas sobre la estructura atómica y sobre electricidad.
El átomo
El fenómeno de la radiación es la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio natural.
La propagación en el vacío es exclusiva de las ondas de luz y electromagnéticas. Las ondas mecánicas, por el contrario, solo se propagan si existe un medio físico: Tierra, agua, aire. En el espacio exterior no existe medio, solo vacío. (Antiguamente se creía que existía una sustancia muy diáfana que se denominaba Éter)
Pero volvamos a lo que nos ocupa. Ya vimos en la definición anterior que la radiación se propaga a través de partículas subatómicas. Vemos pues la importancia de tener claro lo que es un átomo.
Los átomos son los componentes básicos de la materia. Para una más fácil comprensión, podemos hacer una analogía con los cuerpos celestes. Al igual que las fuerzas gravitatorias, directamente proporcionales a la masa de cada cuerpo e inversamente proporcionales a la distancia que los separan, crean un equilibrio universal entre todos los cuerpos celestes; existen unas fuerzas que ligan unos átomos con otros y según sean crean una estructura solida, liquida o gaseosa.
Cada átomo es como un sistema solar en miniatura. Existe un núcleo formado por partículas denominadas protones y neutrones. En torno a estos orbitan partículas denominadas electrones.
Hay átomos con estructuras estables. Su composición entre protones y electrones es equilibrada. En otros no sucede así y al influenciarse con otros átomos suele suceder que haya átomos que tienen orbitas libres para aceptar electrones y otros un exceso de los mismos. En una palabra se produce una transferencia de electrones entre los diferentes átomos. Cuando el núcleo pierde protones nos encontramos ante los materiales radiactivos.
Estamos ya listos, una vez visto el átomo para comprender la electricidad y el magnetismo, origen de las ondas de radio.
La corriente eléctrica
Tras todo lo expuesto nos va a ser fácil comprender lo que es la electricidad:
La electricidad es la transferencia de electrones entre los átomos de un material conductor (que tiene facilidad para ceder y aceptar electrones. El caso contrario es un no conductor) tras aplicar una energía que cree una diferencia de potencial (por un lado un exceso, y por el otro un déficit de electrones que haga moverse a estos)
¿Cómo producimos la diferencia de potencial? Existen varios modos. Las baterías se basan en dos sustancias químicas. Una tiene un exceso de electrones y la otra un déficit. Al unirse por el circuito eléctrico se produce una corriente entre ellas hasta que se equilibran las cargas. Otro modo de producir electricidad es con medios mecánicos: generadores eólicos, hidráulicos, de combustible. Estos a partir de un movimiento mecánico producido por las fuerzas que les dan nombre generan electricidad. Para comprender el cómo y acercarnos más a la comprensión del electromagnetismo vamos a ver que es un campo magnético.
El campo electromagnético
Se ha demostrado tanto de modo teórico como experimental que toda corriente eléctrica genera en sus inmediaciones un campo magnético. Del mismo modo que el polo magnético terrestre orienta hacia sí la aguja de una brújula, algo parecido sucede al paso de una corriente se crean unas líneas de inducción en el sentido de la corriente.
Los imanes son materiales que tienen de forma natural estas propiedades de modo permanente.
Volvamos al proceso de creación de corriente por métodos mecánicos. La energía mecánica, ya sea hidráulica, eólica, etc. mueve una rueda. En esta rueda existen varios imanes, dejando espacio entre ellos. En torno a la rueda se colocan bobinas de material conductor. La rueda gira y al coincidir cada bobina con un imán se crea un campo electromagnético o inducción que crea una corriente en la bobina que seguirá circulando por un hilo conductor. Como vemos esta corriente no es continua, Debido a las diferentes posiciones entre imán y bobina la diferencia de potencial y la intensidad de la corriente varía. Si calculamos sus valores y los marcamos en un gráfico veremos que aparece la forma de una onda. En una palabra, al contrario que la onda del estanque que es visible, la onda electromagnética la conocemos por los valores de tensión (diferencia de potencial) e intensidad.
Aunque sobre las propiedades de las ondas y como condicionan las transmisiones radiofónicas aun nos queda mucho que tratar, vamos a preparar el camino antes de cerrar este capítulo. Lo explicado nos ayudará a comprender de modo básico y esquemático cómo funciona un aparato de radio.
Una emisora de radio lo que hace básicamente es combinar las características y propiedades de unos materiales o elementos organizados en circuitos. Unos presentan oposición al paso de la corriente (bobinas y resistencias); otros con capacidad de cargarse y descargarse (condensadores); otros solo dejan pasar la corriente en un sentido creando una señal o corriente de salida a partir de una de entrada (válvulas y transistores) Todo se conjuga para dar a la corriente una frecuencia determinada. Una vez creada esta corriente eléctrica, cuya energía se propaga al modo de una onda, se conduce a la antena. Si las dimensiones de la antena permiten que los valores que definen la onda: intensidad y tensión, se mantengan, la onda sigue propagándose solo por sus propios impulsos o radiaciones de partículas subatómicas en el aire.
Como curiosidad decir que en el caso de las ondas de luz las partículas subatómicas que forman parte de la luz se denominan fotones y se producen por una fuente (sol, bombilla, fuego) el resto de cuerpos solo hace que reflejarlas.
Sigamos el camino de nuestra onda. Esta llega a otra antena ajustada para poder recibir ondas de la misma frecuencia. Los circuitos deberán estar ajustados a la frecuencia de la onda para que la corriente circule por ellos. Una vez recibida se convierte en una frecuencia asequible a nuestro oído que haciendo vibrar el altavoz será audible aunque solo oiremos como un zumbido. Se trata de la onda portadora. En esta onda viajara la información (fonía o datos). Más adelante continuará nuestra explicación al tratar de la modulación.
