正文 什麼是電磁波(2 / 2)

這時候你會很清楚地看到一個一凹一凸的波浪,迅速地向前麵傳去。抖得越快,凹部與凹部之間的距離就隔得越近。

像這種波浪形成的時候,兩個相鄰的凹部或者凸部之間的距離,就是波的“身長”。人們把它叫做“波長”。

電磁波也是這樣,在它傳播的時候,也有個波長。正像繩子抖得越快,繩子上的波長就越短一樣,當電路裏電荷來回地奔走越快的時候,電磁振蕩的頻率也就越高,那麼,它的波長就越短。反過來說,振蕩的頻率越低,它的波長就越長。

電磁波的波長,最長的有3萬米,最短的隻有1米的幾萬分之一。萬米波的“個兒”確實是很長的了,人們把它叫做“甚長波”。依此類推,千米波就是“長波”,百米波是“中波”,十米波是“短波”,米波就是“超短波”。波長在1米以下的分米波、厘米波、毫米波,以及波長比毫米更短的亞毫米波,總起來叫做“微波”。

波長不同的電磁波,它們的脾氣也大不相同,長的比較會轉彎抹角,能沿著地麵跑一段距離。可是地麵會吸收掉它的一部分能量,所以如果要讓它跑得遠些,就要大大增加發射它的電力。短的波隻會向前直闖,在地麵上幾次東碰西撞之後,它就無影無蹤地消失了。

這樣看來,沿著地麵上跑的主要是長波。那麼向天空奔去的那一路又怎樣呢?天空的情況可就更複雜了。

據說有一年,羅馬近郊的一座城鎮失了火,大火燒壞了和城市相連的電話線,看來已經沒有希望請求城裏的消防隊援助了,可是不知是誰竟用無線電向空中發出了呼救,電磁波傳到了丹麥的哥本哈根,哥本哈根的人立刻再用無線電告訴羅馬。這樣,羅馬城邊的事情竟在地球上兜了老大的一個圈子,才又傳到羅馬。奇怪的是近在咫尺的城裏,卻沒有一個人直接收到呼救的無線電信號!

問題的原因在哪裏呢?這就是因為天波的傳播有著它自己獨特規律的緣故。誰都知道,包著地球的是厚厚的一層空氣,越往上去,空氣越稀薄,但是即使到了幾百千米的高空,空氣可還存在著。地球周圍的空氣,經過陽光一曬,在紫外線的作用下,就變成了帶有電荷的氣體,這種現象,叫做“電離”。越接近地麵,空氣的密度越大,正電荷跟負電荷發生碰撞的機會就越多,它們很快地又會自動中和,所以越接近地麵,電離的程度越弱,特別到了晚上太陽下山之後,低空的電離就很微弱了。在幾百千米的高空,那兒空氣很稀薄,正、負電荷很難得有機會相遇,所以電離的情況在日落之後仍然保持著。

這種電離的空氣層,叫做“電離層”。根據電離程度的不同,人們把它分作4層,最低的一層從離開地麵30千米開始,一直到80千米為止,最高的一層大約在離開地麵280~400千米的地方。電離層有一個古怪的脾氣,它會吸收電磁波。波長愈長的電磁波,愈容易被它“吃掉”。當然多少總有一部分電磁波,虎口餘生地逃回來,這就是被反射回來的天波。

所以難怪中午的時候,收音機裏很難聽到遠處的長波、中波的電台。因為這時候烈日當空,連離開地麵最近的那一層也強烈地電離了,它大口大口地“吞沒”著長波和中波,因此就隻有一點微弱的電磁波反射回地麵來。等太陽下山,離地較近的電離層逐漸消失,長波和中波的較大部分能夠被反射到地麵,於是天空中又活躍起來。因此,我們在晚上就能聽到比較多的電台。短波卻不同,它不容易被電離層吃掉,因此從天空中反射回來之後,就像個皮球一樣,又從地麵跳起,這樣連續幾跳之後,就傳播了很遠的距離。功率不大的短波電台,正是由於這個緣故,才傳到了比長波要遠得多的地方。從羅馬城郊發出的求救信號,顯然用的是短波。所以哥本哈根聽見了,羅馬卻沒有人知道。

但是,波長很短的電磁波,往往會從不同的電離層上反射回來,再經過一跳再跳,才傳到某個地方。由於電磁波經過了不同的傳播途徑,所以時而彼此加強,使短波台的聲音響亮一些,時而相互抵消,聲音就弱一點。這種像潮水般時漲時落的現象,要求人們根據季節、日夜和地理環境,去選用最合適的波長。超短波和微波,因為它們的波長更短了,電離層對它們的影響也就更小,所以常常是徑直地穿入到電離層中,再也不回到它的老家——地球上來。在這種情況下,能夠用來為我們傳遞消息的超短波和微波,隻是在地麵大氣層中筆直傳播的那一部分空間波。由於這個緣故,為了讓它傳得遠些,就得把天線架得高些,甚至不斷地在中途給它“接力”。

由此可見,不同波長的電磁波,是選擇不同的途徑去遠方旅行的。當然,世界上一切事情都不是絕對的,所以天波、地波、直射波、反射波也往往一起出現,而且白天、黑夜,春、夏、秋、冬,經度、緯度,黑子、磁暴,都無不對大氣層、電離層產生著影響。因此電磁波的傳播也是一個發人深思的問題。