Descubrimiento de las ondas electromagnéticas

IMPORTANCIA DE LOS CAMPOS
ELECTROMAGNÉTICOS VARIABLES EN EL TIEMPO Y
EN EL ESPACIO, COMÚNMENTE DENOMINADOS
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
Introducción
Aunque las manifestaciones de la electricidad y el magnetismo son
conocidas por la humanidad desde hace milenios, la primera
unificación de los dos fenómenos tiene menos de 150 años: es la
llamada teoría electromagnética. Einstein hizo una nueva unificación al
demostrar que los campos magnéticos no son más que la
manifestación de campos eléctricos de cargas en movimiento; de esto
celebramos hace poco el centenario. Si se acepta que la radiación
electromagnética es el prototipo más generalizado de onda y que el
electrón fue, desde su descubrimiento en 1897 (hace 110 años), el
prototipo de partícula diminuta, prácticamente la única partícula
elemental que sobrevive con ese apellido (el protón, por ejemplo, no
es elemental: consta de tres quarks de dos tipos diferentes,
considerados por ahora partículas elementales), es notable que la
teoría cuántica eleva los dos (fotones y electrones)a la categoría de
entes cuánticos, es decir, son DUALES: exhiben comportamiento en
ocasiones de onda y en ocasiones de partícula. Hace cuarenta años
se propuso una nueva unificación: la fuerza electro-débil, es decir, se
logró la unificación de las interacciones eléctrica y débil.
Pero para que pudiera darse todo eso, fue necesario empezar por la
postulación de CAMPOS DE FUERZA, tarea que inició Faraday y
continuó exitosamente Maxwell, para concluir con la producción de
ondas electromagnéticas en el laboratorio, dándole a los campos
electromagnéticos una realidad más allá de las matemáticas, en el
mundo físico.
Descubrimiento de las ondas electromagnéticas
Las bases teóricas de la propagación de ondas electromagnéticas fueron
descritas por primera vez por James Clerk Maxwell en un documento dirigido a
la Royal Society titulado Una teoría dinámica del campo electromagnético, el
cual describía su trabajo entre los años 1861 y 1865.
Heinrich Rudolf Hertz, entre 1886 y 1888, fue el primero en validar
experimentalmente la teoría de Maxwell, demostrando que la radiación de radio
tenía todas las propiedades de las ondas y descubriendo que las ecuaciones
electromagnéticas podían ser reformuladas en una ecuación diferencial parcial
denominada ecuación de onda. Hertz dio un paso de gigante al afirmar que las
ondas se propagaban a una velocidad electromagnética similar a la velocidad
de la luz, y ponía así las bases para el envío de las primeras señales. Como
homenaje a Hertz por este descubrimiento, las ondas electromagnéticas
pasaron a denominarse hertzianas.
Estos científicos pusieron la base técnica para que la radio saliera adelante, ya
que la propagación de las ondas electromagnéticas fue esencial para
desarrollar el que posteriormente se ha convertido en uno de los grandes
medios de comunicación de masas.
Primeras transmisiones por radio
Resulta difícil atribuir la invención de la radio, en su tiempo denominada
"telegrafía sin hilos", a una única persona. En diferentes países se reconoce la
paternidad en clave local: Alejandro Stepánovich Popov hizo sus primeras
demostraciones en San Petersburgo, Rusia; Nikola Tesla en San Luis, Misuri,
Estados Unidos y Guillermo Marconi fue quien primero puso en práctica y
comercializó el invento desde el Reino Unido.
En 1896, Marconi obtuvo la primera patente del mundo sobre la radio, la
Patente británica 12039, Mejoras en la transmisión de impulsos y señales
eléctricas y un aparato para ello. Países como Francia o Rusia rechazaron
reconocer su patente por dicha invención, refiriéndose a las publicaciones de
Popov, previas en el tiempo.
El 7 de mayo de 1895 el profesor e ingeniero ruso Alexandr Stepánovich Popov
había presentado un receptor capaz de detectar ondas electromagnéticas. Diez
meses después, el 24 de marzo de 1896, ya con un sistema completo de
recepción-emisión de mensajes telegráficos, transmitió el primer mensaje
telegráfico entre dos edificios de la Universidad de San Petersburgo situados a
una distancia de 250 m. El texto de este primer mensaje telegráfico fue:
"HEINRICH HERTZ".
En 1897 Marconi montó la primera estación de radio del mundo en la Isla de
Wight, al sur de Inglaterra y en 1898 abrió la primera factoría del mundo de
equipos de transmisión sin hilos en Hall Street (Chelmsford, Reino Unido)
empleando en ella alrededor de 50 personas. En 1899 Marconi consiguió
establecer una comunicación de carácter telegráfico entre Gran Bretaña y
Francia. Tan sólo dos años después, en 1901, esto quedaría como una minucia
al conseguirse por primera vez transmitir señales de lado a lado del océano
Atlántico.
Nikola Tesla, en San Luis (Missouri, USA), hizo su primera demostración
pública de radiocomunicación en 1893. Dirigiéndose al Franklin Institute de
Filadelfia y a la National Electric Light Association describió y demostró en
detalle los principios de la radiocomunicación. Sus aparatos contenían ya todos
los elementos que fueron utilizados en los sistemas de radio hasta el desarrollo
de los tubos de vacío. En Estados Unidos, algunos desarrollos clave en los
comienzos de la historia de la radio fueron creados y patentados en 1897 por
Tesla. Sin embargo, la Oficina de Patentes de Estados Unidos revocó su
decisión en 1904 y adjudicó a Marconi una patente por la invención de la radio,
posiblemente influenciada por los patrocinadores financieros de Marconi en
Estados Unidos, entre los que se encontraban Thomas Alva Edison y Andrew
Carnegie. El 12 de diciembre de 1901, Marconi transmitió, por primera vez,
señales Morse por ondas electromagnéticas.
Desarrollos durante el siglo XX
En 1906, Alexander Lee de Forest mejoró el invento de John Fleming,
otorgándole con su triodo mayor cobertura y calidad de transmisión, lo que
permitió la proliferación de las emisiones de radio. En 1907, inventaba la
válvula que modula las ondas de radio que se reciben y de esta manera creó
ondas de alta potencia en la transmisión.
En 1909 Marconi, con Karl Ferdinand Braun, fue también premiado con el
Premio Nobel de Física por sus "contribuciones al desarrollo de la telegrafía sin
hilos".
Sin embargo, la patente de Tesla número 645576 fue restablecida en 1943 por
la Corte Suprema de Estados Unidos, poco tiempo después de su muerte a
causa de una trombosis coronaria. La decisión estaba basada en el hecho de
que había un trabajo preexistente antes del establecimiento de la patente de
Marconi. Existe la creencia de que esto se hizo, aparentemente, por razones
financieras, para permitir al gobierno estadounidense eludir el pago de los
daños que estaban siendo reclamados por la compañía Marconi por el uso de
sus patentes durante la Primera Guerra Mundial.
También se habían hecho reclamos en el sentido de que Nathan Stubblefield
inventó la radio antes que Tesla y Marconi, pero su dispositivo, al parecer,
funcionaba mediante transmisión por inducción más que por radio transmisión.
La nueva gran invención fue la válvula termoiónica detectora, inventada por un
equipo de ingenieros de Westinghouse.
La Nochebuena de 1906, utilizando el principio heterodino, Reginald
Fessenden transmitió desde Brant Rock Station (Massachusetts) la primera
radiodifusión de audio de la historia. Así, buques en el mar pudieron oír una
radiodifusión que incluía a Fessenden tocando al violín la canción O Holy Night
y leyendo un pasaje de la Biblia.
Un gran paso en la calidad de los receptores, se produce en 1918 cuando
Edwin Armstrong inventa el superheterodino.
Las primeras transmisiones radiodifundidas, para entretenimiento, comenzaron
en 1920 en Argentina. El día 27 de agosto desde la azotea del Teatro Coliseo,
la Sociedad Radio Argentina transmitió la ópera de Richard Wagner, Parsifal.
Comenzando así con la programación de la primera emisora de radiodifusión
en el mundo.
La primera emisora de carácter regular e informativo es considerada por
muchos autores la KDKA de Pittsburg (EEUU) que comenzó a emitir en el año
1920. La KDKA trasmitió por primera vez un reportaje sobre las elecciones
norteamericanas. Ese mismo año, en Inglaterra, la estación de Chelmsford,
perteneciente a la Marconi Wireless, emitía dos programas diarios, uno sobre
música y otro sobre información. El 4 de noviembre de 1922 se fundó en
Londres la British Broadcasting Corporation (BBC) que monopolizó las ondas
inglesas. Ese mismo año, la Radio llega a Chile, con la Primera Transmisión
Radial que la Universidad de Chile realizó desde el Diario El Mercurio de
Santiago.
En los primeros tiempos de la radio toda la potencia generada por el transmisor
pasaba a través de un micrófono de carbón. En los años 1920 la amplificación
mediante válvula termoiónica revolucionó tanto los radiorreceptores como los
radiotransmisores. Philips, Bell, Radiola y Telefunken consiguieron, a través de
la comercialización de receptores de válvulas que se conectaban a la red
eléctrica, la audición colectiva de la radio en 1928. No obstante, fueron los
laboratorios Bell los responsables del transistor y, con ello, del aumento de la
comunicación radiofónica.
En los años cincuenta la tecnología radiofónica experimentó un gran número de
mejoras que se tradujeron en la generalización del uso del transistor.
Normalmente, las aeronaves utilizaban las estaciones comerciales de radio de
modulación de amplitud (AM) para la navegación. Esto continuó así hasta
principios de los años sesenta en que finalmente se extendió el uso de los
sistemas VOR.
A principios de los años treinta radio-operadores aficionados inventaron la
transmisión en banda lateral única (BLU).
En 1933 Edwin Armstrong describe un sistema de radio de alta calidad, inmune
a los parásitos radioeléctricos, utilizando la modulación de frecuencia (FM). A
finales de la década este procedimiento se establece de forma comercial, al
montar a su cargo el propio Armstrong una emisora con este sistema.
En 1948, la radio se hace visible: se desarrolla abiertamente la televisión.
En 1952, se transmite televisión comercial en color sistema NTSC, en EE.UU.
En 1957, la firma Regency introduce el primer receptor transistorizado, lo
suficientemente pequeño para ser llevado en un bolsillo y alimentado por una
pequeña batería. Era fiable porque al no tener válvulas no se calentaba.
Durante los siguientes veinte años los transistores desplazaron a las válvulas
casi por completo, excepto para muy altas potencias o frecuencias.
En 1963, se establece la primera comunicación radio vía [[satélite de
comunicaciones|satélite]].
Al final de los años sesenta la red telefónica de larga distancia en EE.UU.
comienza su conversión a red digital, empleando radio digital para muchos de
sus enlaces.
En los años setenta comienza a utilizarse el LORAN, primer sistema de
radionavegación. Pronto, la Marina de EE.UU. experimentó con la navegación
satélite, culminando con la invención y lanzamiento de la constelación de
satélites GPS en 1987.
Entre las décadas de los años 1960 y 1980 se generaliza la figura del diskjokey y el tocadiscos; es la época de la expansión discográfica. En los años
1990 las nuevas tecnologías digitales comienzan a aplicarse al mundo de la
radio. Aumenta la calidad del sonido y se amplia la cantidad de almacenaje. Se
produce una sofisticación de los medios de edición y producción que tiene
como característica principal la automatización de las emisoras.
A finales del siglo XX, experimentadores radioaficionados comienzan a utilizar
ordenadores personales para procesar señales de radio mediante distintas
interfaces (Radio Packet).
Hoy en día la radio a través de Internet avanza con celeridad, por eso, muchas
de las grandes emisoras de radio empiezan a experimentar con emisiones por
internet, la primera y más sencilla es una emisión on-line, la cual con el avance
creativo de los productores radiales deberá seguir evolucionando, lo que irá
aparejado con el desarrollo de la banda ancha en Internet
Fechas destacables
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1873. El físico escocés James Clerk Maxwell obtiene las ecuaciones generales
de la propagación de las ondas electromagnéticas.
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1887. El físico alemán Heinrich Rudolf Hertz consigue demostrar la existencia
de las ondas electromagnéticas. Además, descubre el efecto fotoeléctrico por
medio de un descargador o resonador.
1890. El físico francés Edouard Branly inventa un aparato que recibe las señales
de la telegrafía sin utilizar hilos.
1896. El ingeniero ruso Alexander Popov inventa la primera antena
radioeléctrica. También construye el primer receptor de ondas
electromagnéticas.
1908. En California tiene lugar la primera emisión radiofónica de carácter
privado de la mano de CH.D.Herrold, quien ofrece información meteorológica a
los agricultores del Estado.
1914-1918. El uso de la radio como elemento comunicativo empieza a utilizarse
entre los ejércitos durante la Primera Guerra Mundial. La utilidad de este medio
radica en su valor estratégico de la comunicación sin hilos y sirve para mantener
el caracter reservado de las comunicaciones.
1920. primeras transmisiones radiodifundidas para entretenimiento. Esto ocurre
el 27 de agosto desde la terraza del Teatro Coliseo de la Ciudad de Buenos
Aires.El proyecto fue encabezado por el Dr. Enrique Telémaco Susini y sus tres
colaboradores: César Guerrico, Luis Romero Carranza y Miguel Mujica, luego
llamados «Los locos de la azotea».
Empieza a funcionar en la ciudad Norteamericana de Pittsburg la KDKA,
conocida por ser la primera estación de radio que emite una programación
regular y continuada.
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1922. El francés Maurice Vinot emite desde París los primeros boletines de
información con noticias de actualidad general y deportes. Esto es posible
gracias a la emisora Radiola y la agencia de noticias Havas.
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1924 En España se crea la Asociación Nacional de Radiodifusión de Barcelona.
Se unen a ella nuevas sociedades de radioaficionados (Radio Club de Vizcaya y
Radio Club Sevillano ). La primera emisora de radio que emitía con regularidad
comenzó en el último semestre de este año: Radio Ibérica, germen de la futura
RNE
Radio como medio de comunicación
La radio es una tecnología que posibilita la transmisión de señales mediante la
modulación de ondas electromagnéticas. Estas ondas no requieren un medio
físico de transporte, por lo que pueden propagarse tanto a través del aire como
del espacio vacío.
Una onda de radio se origina cuando una partícula cargada (por ejemplo, un
electrón) se excita a una frecuencia situada en la zona de radiofrecuencia (RF)
del espectro electromagnético. Otros tipos de emisiones que caen fuera de la
gama de RF son los rayos gamma, los rayos X, los rayos cósmicos, los rayos
infrarrojos, los rayos ultravioleta y la luz visible.
Cuando la onda de radio actúa sobre un conductor eléctrico (la antena), induce
en él un movimiento de la carga eléctrica (corriente eléctrica) que puede ser
transformado en señales de audio u otro tipo de señales portadoras de
información.
Aunque se emplea la palabra radio, las transmisiones de televisión, radio, radar
y telefonía móvil están incluidos en esta clase de emisiones de radiofrecuencia.
Características del medio radiofónico
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La radio es un medio auditivo basado en la comunicación oral. Esto hace que las
condiciones de recepción sean íntimas e individuales, lo que le otorga a la radio
un gran poder de sugestión.
La radio posee una temporalidad, un código comunicativo y un lenguaje propio.
Es un medio que requiere una menor inversión en medios técnicos y amortiza lo
invertido, por lo que es el medio más asequible para todos los públicos.
Comparado con los otros medios, se dice que la radio cuenta la noticia, la
televisión la enseña y el periódico la analiza.
Hay que captar la atención del oyente desde el primer momento.
La radio tiene credibilidad por sí misma.
Se caracteriza por su alta flexibilidad en los esquemas de producción. Saca
partido de la instantaneidad y rapidez del medio.
La temporalidad en la radio es inmediata. La inmediatez y la brevedad son dos
caracteriscas básicas de la radio. Se trata de informar o entretener, pero no
aburrir, por lo que se otorga dinamismo a los contenidos.
La radio incentiva la imaginación del oyente que, a través de lo que escucha,
escenografía en su mente la información que se le está contando. Esta
escenografía mental se basa en el contenido de lo que se informa, pero, sobre
todo, de cómo se dice. Como afirma Rudolf Arnheim: “la voz implícita
definición”.
La capacidad de interacción con el oyente es limitada; éste no puede decidir el
orden de las secciones como en los periódicos.
Permite ser escuchada en cualquier parte; el tamaño del transistor se ha reducido
gracias a los avances tecnológicos, ventaja clave sobre la televisión.
Es un medio rico en contenidos.
La comunicacion por radio es el medio que sustenta mayor futuro, pues debido a
los problemas de gravedad en el espacio los satelites presentan un cierto grado
de inconsistencia y seguridad a los usuarios potenciales de estos, ademas si
existiere una falla en el sistema el error seria medido en millones de dólares.
Lenguaje radiofónico: la locución
La radio, como medio de comunicaciòn, requiere una forma de transmisión
concreta. El acto de hablar alcanza su máxima expresión, por lo que es
fundamental para el periodista radiofónico controlar su voz, que es su
herramienta de trabajo. Para Sanabria, "el timbre, el tono, la intensidad, la
entonación, el acento, la modulación, la velocidad y los intervalos son los
matices que determinan el estilo de la radio".
Es necesaria una buena vocalización y leer con naturalidad para no caer en
errores de tipo gramatical y que se comprenda bien el mensaje que se desea
transmitir.
El lenguaje radiofónico está compuesto por unas reglas que hacen posible la
comunicación. Cada una de ellas aporta un valor necesario para la
comprensión del mensaje:
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La voz aporta la carga dramática
La palabra la imagen conceptual
El sonido describe el contexto físico
La música transmite el sentimiento
El silencio la valoración
Mensaje radiofónico
La radio transmite su mensaje en forma de sonido. Según Mariano Cebrián,
catedrático de periodismo, "la técnica es tan determinante que se incorpora a la
expresión como un sistema significante más". El mensaje radiofónico se
produce gracias a una mediación técnica y humana, que expresa un contexto
narrativo acústico. Según Vicente Mateos, "el mensaje radiofónico debe cumplir
unos principios comunicativos para que llegue con total eficacia al oyente",
tales como:
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Audibilidad de los sonidos
Comprensión de los contenidos
Contextualización
Usos de la radio
Uno de sus primeros usos fue en el ámbito naval, para el envío de mensajes en
código Morse entre los buques y tierra o entre buques.
Actualmente, la radio toma muchas otras formas, incluyendo redes
inalámbricas, comunicaciones móviles de todo tipo, así como la radiodifusión.
Antes de la llegada de la televisión, la radiodifusión comercial incluía no solo
noticias y música, sino dramas, comedias, shows de variedades, concursos y
muchas otras formas de entretenimiento, siendo la radio el único medio de
representación dramática que solamente utilizaba el sonido.
Otros usos de la radio son:
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Audio
o
o
o
o
o
o
o
o
o
La forma más antigua de radiodifusión de audio fue la radiotelegrafía
marina, ya no utilizada. Una onda continua (CW), era conmutada on-off
por un manipulador para crear código Morse, que se oía en el receptor
como un tono intermitente.
Música y voz mediante radio en modulación de amplitud (AM).
Música y voz, con una mayor fidelidad que la AM, mediante radio en
modulación de frecuencia (FM).
Música, voz y servicios interactivos con el sistema de radio digital DAB
empleando multiplexación en frecuencia OFDM para la transmisión
física de las señales.
Servicios RDS, en sub-banda de FM, de transmisión de datos que
permiten transmitir el nombre de la estación, el título de la canción en
curso y otras informaciones adicionales.
Transmisiones de voz para marina y aviación utilizando modulación de
amplitud en la banda de VHF.
Servicios de voz utilizando FM de banda estrecha en frecuencias
especiales para policía, bomberos y otros organismos estatales.
Servicios civiles y militares en alta frecuencia (HF) en la banda de Onda
Corta, para comunicación con barcos en alta mar y con poblaciones o
instalaciones aisladas.
Sistemas telefónicos celulares digitales para uso cerrado (policía,
defensa, ambulancias, etc). Distinto de los servicios públicos de telefonía
móvil.
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Telefonía
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Vídeo
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Navegación
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Radar
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Servicios de emergencia
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Transmisión de datos por radio digital
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Calentamiento
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Fuerza mecánica
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Otros
Géneros radiofónicos
La radio es el medio en el que algunos géneros del periodismo clásico
alcanzan su máxima expresión. Un ejemplo es la entrevista, el debate y la
tertulia. La adaptación de los géneros periodísticos a la radio se caracteriza por
la riqueza expresiva y el carácter personal que se incorpora al mensaje
transmitido. Las claves para una buena comunicación son contenidos concisos,
claros y directos. De esta manera se producirá un mayor efecto de atracción
sobre la audiencia.
Los géneros radiofónicos podrían clasificarse de la siguiente manera:
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El Reportaje
La Crónica
La Crítica
El Comentario
El Editorial
La Entrevista
La Tertulia
El Debate
La Cuña
Ingeniería
Una Investigación Mejora la Transferencia
Inalámbrica de Datos
23 de Agosto de 2007.
Una nueva investigación en el
Instituto de Tecnología de Georgia
puede hacer que muy pronto el
enredo de cables debajo de los
escritorios y en los centros de
procesamiento de datos sea cosa
del pasado.
Científicos en el Centro de Diseño Electrónico de Georgia (GEDC), del
mencionado Instituto Tecnológico de Georgia, están investigando el uso de
frecuencias de radio (RF) extremadamente altas para alcanzar anchos de
banda grandes, así como elevadas tasas de transmisión de datos, a corta
distancia.
Dentro de tres años, este método "inalámbrico multigigabit" pudiera dar lugar a
un nutrido conjunto de aplicaciones de redes de área personal, incluyendo la
nueva generación de conexiones inalámbricas de uso doméstico para
transferencia de datos y hasta para aplicaciones multimedia, capaces, entre
otras cosas, de transferir un DVD completo en segundos.
La investigación se centra en las frecuencias de radio de cerca de los 60
gigahercios, las cuales actualmente están libres para su uso en Estados
Unidos. Los investigadores del GEDC ya han alcanzado tasas de transferencia
inalámbrica de 15 gigabits por segundo (Gbps) a la distancia de 1 metro, 10
Gbps a 2 metros, y 5 Gbps a 5 metros.
El objetivo es maximizar el caudal de datos con el fin de permitir que aparezcan
muchas aplicaciones inalámbricas nuevas para conectividad en la oficina y en
el hogar.
Según los investigadores, las conexiones de muy alta velocidad pueden estar
justo a la vuelta de la esquina, disponibles potencialmente en menos de 2 años.
Dispositivos tales como unidades de disco externas, ordenadores portátiles,
reproductores MP3, teléfonos móviles y otros, podrían transferir grandes
cantidades de datos en meros segundos. Y los centros de procesamiento de
datos podrían instalar módulos de servidores sin el acostumbrado enredo de
cables.
Este trabajo representa un enorme salto con respecto a los rendimientos
disponibles. A 10 Gbps, usted podría descargar un DVD desde un quiosco
electrónico hacia su teléfono celular en 5 segundos, o podría sincronizar
rápidamente dos portátiles o dos iPods.
El sistema de entrada-salida (input-output, I/O) de los dispositivos actuales no
se aproxima a tales velocidades.
Una ventaja adicional es que los usuarios de la tecnología multigigabit podrían
conectarse de manera inalámbrica a cualquier dispositivo que use actualmente
Firewire o USB.
El video de alta definición inalámbrico también podría ser una aplicación
importante de esta tecnología. Los usuarios podrían tener el reproductor de
DVD a su lado mientras éste transmite inalámbricamente sonido e imagen a
una pantalla situada a 5 ó 10 metros.
(Nota del compilador: Se elaboró esta recopilación el 27 de agosto de 2007,
utilizando distintas fuentes virtuales, para un programa radial en que participé
como homenaje a Hertz y a Faraday. Hertz produjo por primera vez las ondas
hertzianas en 1887. Faraday murió el 25 de agosto de 1867, 10 años después
del nacimiento de Hertz, ocurrido en 1857, hace justo medio siglo.)