रेडिओ तरंग प्रसारण

रेडिओ तरंग प्रसारण : ⇨रेडिओ प्रेषकाच्या आकाशकापासून (अँटेनापासून) ते ⇨रेडिओ ग्राहीच्या आकाशकापर्यंत ज्या क्रियेने रेडिओ तरंग येतात, त्यास रेडिओ तरंग प्रसारण असे म्हणतात. रेडिओ तरंग हे मूलतः ⇨विद्युत् चुंबकीय तरंग असून त्यांची कंप्रता (दर सेकंदाला होणारी कंपनसंख्या) १० किलोहर्ट्‌झ ते ६०,००० मेगॅहर्ट्‌झ व तरंगलांबी ३०,००० मी. ते ०·५ सेंमी. असते. रेडिओ प्रेषणासाठी सामान्यतः ०·५ ते ३० मेगॅहर्ट्‌झ यांच्या दरम्यानची कंप्रता वापरतात. रेडिओ तरंगांच्या प्रसारणासाठी विद्युत् चुंबकीय तरंगांप्रणाणेच माध्यमाची आवश्यकता नसते. रेडिओ तरंग प्रकाशाच्या वेगाने गमन करतात. रेडिओ तरंगांचे इतर सर्व तरंगांप्रमाणे शोषण, परावर्तन, प्रणमन (एका माध्यमातून दुसऱ्‍या माध्यमात शिरताना दिशेत बदल होणे), व्यतिकरण (समान वा जवळजवळ समान कंप्रता असलेल्या दोन अगर अधिक तरंगांच्या अध्यारोपणामुळे तरंगाच्या परमप्रसरात म्हणजे स्थिर स्थितीपासून होणाऱ्‍या कमाल स्थानांतरणात कालानुसार वा अंतरानुसार बदल होणे), विवर्तन (मार्गातील एखाद्या वस्तूच्या उपस्थितीमुळे तरंगांच्या परमप्रसरात बदल होणे), प्रकीर्णन (माध्यमातील द्रव्यामुळे इतस्ततः विखुरणे) व पारगमन (माध्यमातून आरपार जाणे) होते. माध्यमाचा विद्युत् अपार्यता स्थिरांक [⟶ विद्युत् अपारक पदार्थ] व रेडिओ तरंगांची कंप्रता यांवर रेडिओ तरंगाचे माध्यमातील वर्तन आणि माध्यमाशी होणारी आंतरक्रिया अवलंबून असते.

रेडिओ प्रेषकाचा आकाशक रेडिओ तरंगांच्या रूपात ऊर्जा उत्सर्जित करतो. रेडिओ तरंगमुख (एकच कला-ठराविक संदर्भापासून   मोजलेली तरंगाची गतिविषयक स्थिती-असलेला पृष्ठभाग) प्रकाशाच्या वेगाने सर्व दिशेला पसरते. उत्सर्जित ऊर्जा एकविध माध्यमात सर्व तरंगमुखावर सम प्रमाणात असते. रेडिओ ग्राहीच्या आकाशकावर हे तरंगमुख येऊन आदळते तेव्हा ग्राहीच्या आकाशकात रेडिओ तरंग कंप्रतेचा विद्युत् दाब प्रवर्तित होतो. मात्र त्याची ऊर्जा अतिशय कमी असते. ग्राहीच्या आकाशकात निर्माण झालेली ऊर्जा व प्रेषकाच्या आकाशकाने उत्सर्जित केलेली ऊर्जा यांचे गुणोत्तर १०^–८ ते १०^–१६ इतके कमी असते. रेडिओ तरंग किंवा विद्युत् चुंबकीय तरंग प्रसारणाचे विश्लेषण करण्याचे आणि अभ्यासण्याचे प्रमुख उद्दिष्ट म्हणजे एखाद्या विशिष्ट ठिकाणाहून निघालेल्या रेडिओ तरंगाची ऊर्जा एखाद्या विशिष्ट ठिकाणी किती असेल, याचे अनुमान बांधणे आणि तिची उपयुक्तता ठरविणे हे होय.

इलेक्ट्रॉन किंवा कोणताही विद्युत् भारित कण जेव्हा स्थिर कल्पिलेला असतो तेव्हा त्याच्याभोवती स्थिर विद्युत् क्षेत्र कल्पिलेले असते. एखाद्या संवाहकाला जर चल विद्युत् चुंबकीय क्षेत्रात ठेवले, तर त्या संवाहकातील इलेक्ट्रॉन विस्थापित होऊ लागतात आणि विद्युत् प्रवाह निर्माण होतो. त्यामुळे समकेंद्रीय चुंबकीय क्षेत्र निर्माण होते. याची दिशा उजव्या हाताच्या नियमाने ठरविता येते. उजव्या हाताचा अंगठा सरळ ठेवून बाकीची बोटे संवाहकाभोवती मिटल्यास जर विद्युत् प्रवाह अंगठ्याच्या दिशेने जात असेल, तर बोटे प्रवर्तनाची दिशा दर्शवितात [⟶ विद्युत्]. याचबरोबर विद्युत् क्षेत्रही निर्माण होते. हे विद्युत् क्षेत्र सर्व ठिकाणी चुंबकीय क्षेत्राला काटकोनात असते. या दोन प्रकारच्या क्षेत्रांपासून तयार होणारे विद्युत् चुंबकीय तरंगमुख बाह्य क्षेत्रात प्रसारण पावते. त्यात जी ऊर्जा असते ती इलेक्ट्रॉनाच्या गतीमुळे उत्सर्जित होणारी ऊर्जा असते. जोपर्यंत इलेक्ट्रॉन प्रवेगित असतो तोपर्यंत तो विद्युत् चुंबकीय तरंग उत्सर्जित करतो. या वेळेस जर विद्युत् चुंबकीय प्रेरणा काढून घेतली, तर विद्युत् चुंबकीय क्षेत्राची तीव्रता झपाट्याने कमी होऊ लागते. विद्युत् चुंबकीय क्षेत्रामध्ये साठवलेली ऊर्जा संवाहकाला परत मिळते. ही ऊर्जा मंडल खंडित होताना ठिणगीच्या स्वरूपात दिसते. यामध्ये प्रवर्तनाचा प्रभाव अधिक असून उत्सर्जनाचा भाग कमी असतो. आकाशकातून बाहेर पडणाऱ्‍या ऊर्जेत प्रारणाचा भाग अधिक व प्रवर्तनाचा भाग कमी असतो. रेडिओ तरंगांचे प्रारण प्रभावी होण्यासाठी जर संवाहकाला १०,००० हर्ट्‌झ किंवा अधिक कंप्रतेची व प्रत्यावर्ती (सातत्याने मूल्य व दिशा वारंवार उलटसुलट बदलणारी) विद्युत् चुंबकीय प्रेरणा लावली, तर संवाहकातील इलेक्ट्रॉन आंदोलन पावतात. इलेक्ट्रॉनाची कंप्रता प्रत्यावर्ती विद्युत् चुंबकीय प्रेरणेच्या कंप्रतेइतकीच असते. यामुळे या कंप्रतेचे विद्युत् क्षेत्र तयार होते. आवर्तकाल (एका आवर्तनास लागणारा काल) अतिशय कमी असल्याने विद्युत् चुंबकीय क्षेत्राची तीव्रता कमी होत असताना संवाहकाला सर्व ऊर्जा परत मिळण्यास पुरेसा कालावधी मिळत नाही. त्यापूर्वीच उलट दिशेचे विद्युत् चुंबकीय क्षेत्र तयार होते व त्यामुळे आधीचे क्षेत्र संवाहकापासून विलग होते. ही क्रिया झपाट्याने होत असल्याने एकापाठोपाठ एक पण उलटसुलट दिशेची विद्युत् चुंबकीय तरंगमुखे उद्गमापासून विलग होतात व प्रकाशवेगाने माध्यमातून प्रवास करतात. ही क्रिया म्हणजेच रेडिओ तरंगांचे प्रसारण होय. हे प्रसारण प्रामुख्याने प्रेषक आकाशकाच्या मार्फतच होते. आकाशक व प्रेषक यांना जोडणाऱ्‍या समांतर जोड तारेतून अत्यल्प ऊर्जा उत्सर्जित होते. प्रसारित झालेल्या रेडिओ तरंग क्षेत्रामुळे रेडिओ ग्राहीला जोडलेल्या आकाशकात तेवढ्याच कंप्रतेची ऊर्जा परावर्तित होते व ती उपयोगात आणली जाते. [⟶ आकाशक].

वातावरणातील प्रसारण : रेडिओ प्रसारणाच्या गुणधर्मांच्या दृष्टीने विचार करता वातावरणाचे दोन प्रमुख भाग मानले जातात : (१) क्षोभावरण व (२) आयनांबर.

क्षोभावरण : भूपृष्ठापासून सु. १० किमी. अंतरापर्यंतच्या वातावरणीय प्रदेशाला क्षोभावरण असे म्हणतात. क्षोभावरणातून प्रसारित होणारे रेडिओ तरंग दृष्टिरेषेत (सरळ अडथळारहित मार्गाने) जातात. त्याचप्रमाणे भूपृष्ठापासून परावर्तित होऊन रेडिओ ग्राहीपर्यंत येतात. या दोन रेडिओ तरंगांनी आक्रमिलेल्या अंतरांत फार फरक नसतो परंतु त्यांच्या कलांमध्ये लक्षणीय फरक असतो. रेडिओ ग्राही आकाशकाला दोन्ही तरंग येऊन पोहोचतात तेव्हा त्यांची सदिश बेरीज [⟶ सदिश] होते. ग्राही आकाशकाशी येणाऱ्‍या विद्युत् क्षेत्राची तीव्रता खालील सूत्राने मिळते.

येथे E_R ग्राही आकाशकाला प्रवर्तनाने मिळालेल्या विद्युत् क्षेत्राची तीव्रता, E_O एक एकक अंतरावर प्रेषकाने प्रेषित केलेल्या विद्युत् क्षेत्राची तीव्रता, h_T प्रेषक आकाशकाची उंची, h_R ग्राही आकाशकाची उंची, λ तरंगलांबी आणि d प्रेषक आकाशक व ग्राही आकाशक यांच्यातील सरळ रेषेतील अंतर आहे. प्रेषक आणि ग्राही आकाशकांतील अंतर (d) वाढले की, भूपृष्ठाची वक्रता लक्षात घ्यावी लागते. त्यामुळे परावर्तित तरंगाचा परमप्रसर व कला यांतील फरक कमी होत जातो आणि त्यांचा ग्राहीपाशी मिळणाऱ्‍या विद्युत् क्षेत्रावरील प्रभाव कमी होत जातो.

वातावरणातील असंख्य कणांमुळे रेडिओ तरंगांचे प्रकीर्णन होते. त्यास क्षोभावरणीय प्रकीर्णन असे म्हणतात. शक्तिशाली प्रेषक व अचूक दिशा असलेले आकाशक वापरून या प्रकीर्णनाचा रेडिओ तरंग प्रसारणासाठी उपयोग करता येतो.

आयनांबर : भूपृष्ठापासून सु. ८० ते ४०० किमी.च्या दरम्यानच्या प्रदेशात सौर प्रारणाने (तरंगरूपी ऊर्जेने) निरनिराळे आयन थर (विद्युत् भारित अणू, रेणू वा अणुगट यांचे थर) निर्माण होतात. या भागास ⇨आयनांबर असे म्हणतात. प्रेषक आकाशकापासून निघालेले रेडिओ तरंग जेव्हा आयनांबरातील विविध थरांपर्यंत येतात तेव्हा त्यांचे परावर्तन होते, तसेच पुनःपरावर्तनही होते. त्यामुळे आपणाला रेडिओ तरंग ४,००० किमी. किंवा त्याहीपेक्षा दूर अंतरावर मिळविता येतात. याचे विस्तृत विवेचन पुढे आले आहे.

प्रसारणाचे प्रमुख प्रकार : रेडिओ तरंगांचे प्रसारण प्रामुख्याने तीन प्रकारांनी होते : (१) दृष्टिरेषेतील प्रसारण, (२) भूमिगामी तरंग: भूपृष्ठावरून होणारे प्रसारण, (३) आयनांबरीय परावर्तनाने होणारे प्रसारण.

३० मेगॅहर्ट्‌झ कंप्रतेच्या खालील सर्व रेडिओ तरंगांचे आयनांबरीय परावर्तन होत असले, तरीही १० ते ३० मेगॅहर्ट्‌झ कंप्रतेचे प्रसारण प्रामुख्याने आयनांबरातील परावर्तन व भूमिगामी तरंग यांच्याद्वारे होते. ३० ते ५० मेगॅहर्ट्‌झ कंप्रतेचे प्रसारण प्रामुख्याने दृष्टिरेषेतील प्रसारण व भूपृष्ठावरील परावर्तनाने होते. कोणत्याही एका ठिकाणी ग्राहीच्या आकाशकाला या सर्व तीन प्रमुख प्रकारांनी रेडिओ तरंग येऊन मिळतात. या सर्व सदिश घटकांची बेरीज म्हणजे परिणामी रेडिओ तरंगाचा संकेत होय. आकृतीत हे घटक दाखविले आहेत.

 दृष्टिरेषेतील प्रसारण : रेडिओ तरंग प्रसारणातील ही आद्य कल्पना आहे. रेडिओ तरंग मूलतः विद्युत् चुंबकीय तरंग असल्याने त्यांची प्रती चौरस एककातील ऊर्जा व्यस्त वर्गाच्या नियमाप्रमाणे (उद्गमापासूनच्या अंतराच्या वर्गाच्या प्रमाणात) क्षीण होत जाते. प्रेषक आकाशकाने प्रेषित केलेली शक्ती व ग्राही आकाशकाने ग्रहण केलेली शक्ती यांचे गुणोत्तर

इतके असते. येथे P_T प्रेषक आकाशकाने प्रेषित केलेली शक्ती, P_R ग्राही आकाशकाने ग्रहण केलेली शक्ती, d दोन आकाशकांमधील अंतर आणि λ तरंगलांबी आहे.

दूरचित्र तरंग प्रसारण व त्यावरील कंप्रतेचे प्रसारण बहुतांशी दृष्टीरेषेत होत असते. दूरचित्र प्रेषकाचा आकाशक व दूरचित्र संचाचा आकाशक जमिनीपासून कित्येक तरंगलांबी इतक्या उंचीवर असतात. भूपृष्ठावरून परावर्तित होणारा संकेत घटक दृष्टिरेषेत येणाऱ्‍या. संकेत घटकाचे क्षीणन न करता त्यास प्रबलित करतो. दूरचित्र प्रेषणाचे तरंग भूमिगामी तरंगापासून होणारे व्यतिकरण व ध्रुवण यांपासून मुक्त असतात.

 भूमिगामी तरंग : जे रेडिओ तरंग भूपृष्ठाच्या अगदी जवळून गमन करतात त्यांना भूमिगामी तरंग असे म्हणतात.रेडिओ तरंग प्रेषणामध्ये परमप्रसर विरूपण व कंप्रता विरूपण असे दोन प्रकार वापरात आहेत [⟶ विरूपण]. कमी कंप्रतेच्या मध्यम अंतरापर्यंतच्या प्रेषणासाठी परमप्रसर विरूपण वापरतात व दूरच्या प्रेषणासाठी कंप्रता विरूपण वापरतात. परमप्रसर विरूपण प्रेषणाचे तरंग प्रामुख्याने भूमिगामी तरंग पद्धतीने प्रसारित होतात कारण या कंप्रतेचे दृष्टीरेषेतील तरंग व भूपृष्ठावरून परावर्तित झालेले तरंग यांची सदिश बेरीज होऊन दोन्ही विनाश पावतात. भूमिगामी तरंगातील विद्युत् क्षेत्र भूपृष्ठाला उदग्र (उभे) असल्याने जमिनीमध्ये विद्युत् प्रवाह प्रेरित होतात. हे प्रवाह किती खोलपर्यंत प्रवर्तित होतात हे तरंगांची कंप्रता, जमिनीची संवाहकता व जमिनीचा विद्युत् अपार्यता स्थिरांक यांवर अवलंबून असते. कोरड्या जमिनीपेक्षा समुद्राच्या पृष्ठभागावरून रेडिओ तरंगांचे प्रसारण अधिक चांगल्या प्रकारे होते. एक मेगॅहर्ट्‌झपेक्षा कमी कंप्रतेचे तरंग जमिनीत ३० मी. ते ४० मी. खोलवर पोहोचू शकतात. लघू तरंगांच्या बाबतीत ही भेदनखोली केवळ काही सेंमी. इतकी मर्यादित असते. भूमिगामी तरंगांच्या मार्गात एखादी टेकडी किंवा उंच इमारत आली, तर जणू काही त्या अडथळ्याची सावलीच पडली आहे, अशा प्रकारे अडथळ्याच्या पलीकडे विद्युत् क्षेत्राची तीव्रता कमी होते. हा परिणाम १,००० मी. तरंगलांबीच्या रेडिओ तरंगांच्या बाबतीत कमी प्रमाणात, तर १० मी. तरंगलांबीच्या तरंगांच्या बाबतीत प्रकर्षाने आढळतो कारण जर अडथळ्याचे आकारमान तरंगलांबीच्या जवळपास असले, तर तरंग अडथळ्याच्या बाजूने वळू शकतात. याला विवर्तन असे म्हणतात. ज्या क्षेत्रफळावर ५५० ते १,६०० किलोहर्ट्‌झ तरंगांचे भूमिगामी तरंगांच्या द्वारे संकेतग्रहण करता येते त्या क्षेत्रफळास प्राथमिक क्षेत्र असे म्हणतात.

सूक्ष्मतरंगांच्या (०·३ ते ३० सेंमी. तरंगलांबी असलेल्या तरंगांच्या) बाबतीत भूपृष्ठाचा अनियमितपणा तरंगलांबीच्या तुलनेने फारच जास्त असल्याने सूक्ष्मतरंगांच्या प्रसारणावर भूपृष्ठाचा फारसा परिणाम होत नाही. त्यामुळे सूक्ष्मतरंगांचे प्रसारण जरी भूपृष्ठाजवळून होत असले, तरी ते जवळजवळ अवकाशातून झाल्याप्रमाणेच होते.

 दृश्य क्षितिजापलीकडे रेडिओ तरंगांचे प्रसारण : दृश्य क्षेत्र म्हणजे प्रेषक आकाशकाच्या उंचीवरून सरळ रेषेतील रेडिओ तरंगांच्या प्रभावाखाली असलेले क्षेत्र होय. रेडिओ तरंग त्याच्या पलीकडे तीन प्रकारांनी प्रेषित केले जातात : (१) प्रणमन, (२) विवर्तन आणि (३) परावर्तन. या तीनही प्रकारांमध्ये रेडिओ तरंग आकाशमार्गाने जात असल्याने त्यांना आकाश तरंग असे म्हणतात. जेव्हा ते तिन्ही प्रकार मिश्रित झालेले असतात व ते सहजपणे अलग करता येत नाहीत तेव्हा ऊर्जेचे प्रकीर्णन झाले असे म्हणतात.

(१) प्रणमन : पृथ्वीभोवतालच्या वातावरणाचा विद्युत् अपार्यता स्थिरांक जसजसे उंच जावे तसतसा कमी होत जातो. रेडिओ तरंग कमी विद्युत् अपार्यता स्थिरांकाच्या माध्यमात प्रवेश करताना उदग्र दिशेपासून दूर जातात म्हणजेच त्यांचा भूपृष्ठाशी असलेला कोन कमी कमी होत जातो. एका विशिष्ट उंचीवर रेडिओ तरंग भूपृष्ठाशी समांतर होतात व त्यानंतर त्याचे संपूर्ण अंतर्गत परावर्तन होते. रेडिओ तरंग या उंचीवरून पुन्हा पृथ्वीकडे परत येतात. या प्रकाराने निर्माण होणारे क्षितिज दृश्य क्षितिजापेक्षा थोडेसे जास्त दूर असते. वातावरणातील बदलाने रेडिओ तरंग वरच्या दिशेला वळण्याची शक्यता असते व त्यामुळे प्रेषण व्यय होण्याची शक्यता वाढते.

 (२) विवर्तन : पृथ्वीच्या वक्राकारामुळे रेडिओ तरंगांचे विवर्तन होते तसेच कमी उंचीच्या टेकड्या, वृक्ष, मोठ्या इमारती जेव्हा अडथळ्याच्या रूपाने रेडिओ तरंगांच्या मार्गात येतात तेव्हा रेडिओ तरंगांचे विवर्तन होते. जसजशी रेडिओ तरंगांची कंप्रता वाढते तसतशी अडथळ्याच्या बाजूने वळणारी ऊर्जा कमी होत जाते.

परावर्तन व प्रकीर्णन : पृथ्वीच्या दृश्य क्षितिजाच्या पलीकडे रेडिओ तरंगाच्या तीव्रतेचे प्रत्यक्ष प्रयोगाच्या साहाय्याने मापन केले असता असे आढळते की, पृथ्वी पूर्ण गोल आहे, अशी कल्पना करून तरंगाच्या तीव्रतेचे मूल्य काढले व पृथ्वीच्या कडा सरळ कडांप्रमाणे आहेत अशी कल्पना करून मूल्य काढले, तर या दोन मूल्यांच्या मध्ये प्रयोगाने मापन केलेले मूल्य असते. वातावरणाच्या थरांपासून व क्षुब्ध वायुराशींपासून होणाऱ्‍या परावर्तनाने किंवा प्रकीर्णनाने रेडिओ संकेत क्षितिजाच्या पलीकडे जातात, असे याचे स्पष्टीकरण सर्वसाधारणतः देण्यात येते. अशा ठिकाणी मिळालेल्या मध्यस्थ शक्तीचे अवकाश प्रसारणाने मिळणाऱ्‍या शक्तीशी गुणोत्तर १०^–५ ते १०^–६ इतके कमी असते. ५०० किमी. ते ७०० किमी. नंतर मात्र ही शक्ती १०^–५ ते १०^–६ या घातांक नियमाप्रमाणे न बदलता घातीय नियमाने कमी होत जाते. ३०० किमी. पर्यंत ५,००० ते १०,००० मेगॅहर्ट्‌झपर्यंतचे सर्व संकेत मिळत असले, तरी पावसामुळे हे संकेत प्रत्यक्षात १,००० मेगॅहर्ट्‌झपर्यंतच चांगले मिळू शकतात. जर जास्त अंतरावर प्रेषित संकेत मिळवावयाचा असेल, तर प्रेषणाची शक्ती वाढवावी लागते. या प्रसारण पद्धतीत जरी जलद क्षीणन होत असले, तरी उपयुक्त संकेत मिळविता येतात. एका रेडिओ वाहक कंप्रतेवर जवळजवळ १०० ध्वनि-संकेत पाठविता येतात, तसेच एकरंगी दूरचित्रवाणीचे प्रसारणही करता येते.

आयनांबरीय प्रसारण :आकाश-तरंग : सूर्याच्या प्रारणामुळे आयनांबरामध्ये D, E, F₁, F₂ असे आयनांचे व इतर विद्युत् भारित कणांचे वेगवेगळे थर (किंवा प्रदेश) तयार झालेले असतात. F₁ व F₂ हे थर १४० ते ३०० किमी. उंचीपर्यंत असतात. रात्रीच्या वेळी F₁ व F₂ हे थर एकमेकांत मिसळतात. रात्री D थर जवळजवळ नाहीसा होतो. E थरातील विद्युत् भारित कणांची घनफळ-घनता रात्री हळूहळू कमी होत जाते. या थरांची जाडी, त्यांमधील विद्युत् भारित कणांची घनफळ-घनता इ. गुणधर्म आयनांचे पुनःसंयोजन व विसरण (परस्परांत मिसळण्याची क्रिया) यांवर अवलंबून असल्याने सहाजिकच ऋतू, दिवसाची वेळ, अक्षांश व पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रातील बदल यांच्यानुसार थरांमध्ये फेरबदल होत असतात. [⟶ आयनांबर].

प्रेषकाच्या आकाशकापासून आकाशाकडे जाणाऱ्‍या तरंगांना आकाश-तरंग म्हणतात. आकाशाकडे जाणारे हे तरंग जेव्हा आयनांबराच्या विविध थरांत शिरतात त्या वेळी त्यांचे प्रणमन होते. रेडिओ तरंग मूलतः विद्युत् चुंबकीय तरंग असल्याने घन माध्यमाकडून विरल माध्यमाकडे जाताना ते उदग्र दिशेपासून दूर जातात. एखाद्या थरामध्ये इलेक्ट्रॉनांची घनफळ-घनता जास्त असली, तर त्या थरापासून रेडिओ तरंग परावर्तित होतात. रेडिओ तरंगाचे परावर्तन किती उंचीवरच्या थरापासून होईल हे तरंगाची कंप्रता, तरंगाचा आयन थरावरील आपाती कोन, थरातील आयनांचे प्रमाण यांवर अवलंबून असते. सामान्यतः भूमिगामी तरंग आणि आकाश-तरंग एकमेकांना व्यापत नाहीत. प्रेषक आकाशकापासून निघालेले आकाश-तरंग आयनांबरापासून परावर्तित होऊन ज्या किमान अंतरावर येतात त्याच्या आतील प्रदेशात जेथे भूमिगामी तरंगही पोहोचत नाहीत व आकाश-तरंगही पोहोचत नाहीत अशा प्रदेशाला ‘निश्चेष्ट पोकळी’ असे म्हणतात. या प्रदेशात संकेत तीव्रता अल्प असते व संकेत ग्रहण कमी असते. आयनांबरापासून परावर्तित झालेले रेडिओ तरंग भूपृष्ठापासूनही परावर्तित होतात, असे रेडिओ तरंग आयनांबरापासून पुनःपुन्हा परावर्तित होतात. त्याला पुनःपरावर्तित प्रसारण असे म्हणतात. पुनःपरावर्तनाने ४,००० किमी. अंतरापेक्षाही दूरपर्यंत रेडिओ तरंगांचे प्रसारण होते.

रात्रीच्या वेळी २ ते ४ मेगॅहर्ट्‌झ कंप्रतेपर्यंतचे संकेत आयनांबराच्या दिशेने उदग्र प्रेषित केले, तर परत आल्यावर बाह्य अवकाशातून परत आल्याप्रमाणेच त्यांची तीव्रता असते. या कंप्रतेला विशिष्ट कंप्रता असे म्हणतात. दिवसाच्या वेळी मात्र या विशिष्ट कंप्रतेची मर्यादा रात्रीच्या मर्यादेच्या तुलनेत दोन किंवा तीनपट वाढते. मध्यान्हीच्या वेळी आयनांबरामध्ये होणाऱ्‍या शोषणामुळे ही महत्तम उपयुक्त कंप्रता मर्यादा वाढते. महत्तम उपयुक्त कंप्रता मर्यादेतील या दैनंदिन बदलामुळे दिवसभराच्या विश्वासाई प्रेषणासाठी दोन किंवा जास्त कंप्रतेवर प्रेषण करणे आवश्यक असते.

सौर क्रियेमुळे निर्माण होणाऱ्‍या चुंबकीय वादळाच्या कालावधील ध्रुवीय प्रकाशक्षेत्र [⟶ ध्रुवीय प्रकाश] विस्तार पावते आणि ते आयनांबराला मिळते. त्यामुळे आयनांबरावरील प्रसारण खंडित होते. विशेषतः जे आकाश-तरंग ध्रुवावरून अथवा ध्रुवाजवळून जातात ते शोषले जातात.

आयनांबराद्वारे ३० मेगॅहर्ट्‌झ कंप्रतेपर्यंतच्या रेडिओ तरंगांचे प्रसारण सामान्यतः दोषरहित होत परंतु कधी कधी ५० ते ६० मेगॅहर्ट्‌झ या कंप्रतेचे रेडिओ तरंगही परावर्तित होऊन त्यांचे संकेत मिळतात. हे रेडिओ तरंग ७०० ते २,००० किमी. इतके दूरवर पोहोचू शकतात. पुन्हा परावर्तनाची अनेक आवर्तने झाल्यास हे तरंग ४,००० किमी.पर्यंतही पोहोचू शकतात. या कंप्रतेचे तरंग इतर वेळेस दृष्टिरेषेत प्रवास करतात, हे लक्षात घेतल्यास एवढ्या लांब अंतरावर हे तरंग पोहोचतात ही विलक्षण बाब ठरते. अशा घटना साधारणतः उन्हाळ्यात मे ते जुलैमध्ये सायंकाळी घडतात. तरीही अशी घटना अनियमित असल्याने तीविषयी निश्चित प्राक्कथन करता येत नाही. अशा परावर्तनाला ‘तुरळक E परावर्तन’ म्हणतात.

आयनांबरीय प्रकीर्णंन : रेडिओ तरंगांची कंप्रता आयनांबरीय सर्वसाधारण कंप्रतेपेक्षा वाढवली असता संकेत तीव्रता कमी होते परंतु ती पूर्णपणे नाहीशी होत नाही. संकेत तीव्रता कमी असली, तरी तिचा ५० मेगॅहर्ट्‌झ व त्याहून अधिक कंप्रतेच्या रेडिओ प्रसारणासाठी विश्वासार्ह उपयोग करता येतो. त्यायोगे २,००० ते २,५०० किमी. अंतरावर संकेत पाठवता येतात परंतु या आयनांबरीय प्रकीर्णन प्रसारणासाठी नेहमीच्या प्रेषकापेक्षा शक्तिशाली प्रेषक व मोठे आकाशक वापरणे आवश्यक असते. बिनतारी संदेशवहनात काही परिवाहांसाठी या प्रकारच्या प्रसारणाचा उपयोग करतात. या प्रसारणाच्या कंप्रता पट्ट्याचा विस्तार कमी असतो, तरीही त्यावरून एक ध्वनिसंकेत पाठविता येतो. आयनांबरीय प्रकीर्णन प्रसारण हे प्रामुख्याने E थरातील परावर्तनाने होते. स्पंद संकेत संदेशवहन हा आयनांबरीय प्रकीर्णन प्रसारणाचा उपप्रकार असून याद्वारे खंडित संकेतवहन करता येते. ज्या काही क्षणापुरतीच संकेत तीव्रता अधिक असेल तेव्हा संकेतवहन होते. कमी प्रमाणात माहिती पाठवावयाच्या बिनतारी संकेतवहनासाठी या पद्धतीचा मर्यादित उपयोग केला जातो.

प्रारण पट्ट : आयनांबरातील E व F थरांच्याही वर आयनीभवन व चुंबकीय क्रिया होत असलेले काही थर तसेच व्हॅन ॲलन प्रारण पट्ट [⟶ प्रारण पट्ट] असून रेडिओ तरंग प्रसारणातील त्यांचे कार्य अद्यापि पूर्णपणे समजलेले नाही. हे थर पृथ्वीच्या त्रिज्येच्या कित्येक पटींनी दूर असून आयनांबरीय प्रसारणावर त्यांचा फार थोडा परिणाम होतो मात्र बाह्य अवकाशाशी रेडिओ तरंग प्रसारणाद्वारे होणाऱ्‍या संदेशवहनावर त्यांचा परिणाम होत असला पाहिजे. आयनांबरातील थरांपेक्षा पट्टांमध्ये आयनीभवनाची आणि चुंबकीय क्षेत्राची क्रियाशीलता दुर्बल असून त्यात काल व स्थान यांनुसार अधिक बदल होतात. कारण सौर प्रारणाचा आणि कणांचा तसेच विश्वकिरणांचा (बाह्य अवकाशातून पृथ्वीवर येणाऱ्‍या अतिशय भेदक किरणांचा) यांवर जास्त परिणाम होतो. या बदलांच्या सतत मापनाने आपले सूर्यकुलाबद्दलचे ज्ञान वाढवणे शक्य आहे. [⟶ प्रारण पट्ट].

भूपृष्ठाखालून, समुद्रपृष्ठाखालून व जंगलांतून रेडिओतरंग प्रसारण : भूमी, समुद्र व जंगले यांमधून फार क्षीणन न होता शेकडो मीटरांपर्यंत रेडिओ तरंगांचे प्रसारण करता येते. प्रामुख्याने ही सर्व शोषक माध्यमे आहेत. शोषक माध्यमातून जाताना रेडिओ तरंग त्वरित क्षीण होतात. अशा माध्यमात जर उपयुक्त प्रसारण करावयाचे असेल, तर ‘वर, भूपृष्ठाशी समतल व खाली’ या तीन भागांमध्ये प्रसारण करता येते. (१) प्रथम प्रेषकापासून रेडिओ तरंग वर वातावरणात प्रेषित केले जातात. (२) हे रेडिओ तरंग भूपृष्ठाशी समांतर प्रसारित करून ग्राहीच्या सरळ वर आणले जातात. (३) शोषक माध्यमातून ग्राहीपर्यंत वरून खाली पुनःप्रेषित अथवा परावर्तित केले जातात. या रेडिओ प्रसारणासाठी अप्रचलित आकाशक व त्यांच्या अप्रचलित दिशा वापरल्या जातात. अशा आकाशकांची दिशा व संरोध (सर्व प्रकारचा एकूण रोध) यांची प्रसारणपथाची दिशा व संरोध यांच्याशी जुळणी करून जास्तीत जास्त संकेत तीव्रता मिळविता येते.

बाह्य अवकाशातील रेडिओ तरंग प्रसारण : बाह्य अवकाशातील उपग्रहांशी किंवा अवकाशयानांशी रेडिओ तरंगांच्या साहाय्याने संपर्क साधणे हे दृष्टिरेषेतीलच परंतु दूरचे प्रसारण होय. या रेडिओ तरंगांना आयनांबर भेदावे लागते. आयनांबर भेदताना त्याची प्रणमनाने दिशा बदलते व ती योग्य असावी लागते. तसेच पाऊस व इतर वातावरणीय बदलांमुळे होणारे शोषण लक्षात घ्यावे लागते. जर आकाशकाची दिशा व आकारमान तितकेच ठेवले, तर दसपट अंतर जाण्यासाठी प्रेषकाची शक्ती शंभरपट वाढवावी लागते कारण रेडिओ तरंग व्यस्त वर्गाचा नियम पाळतात. यासाठी अशा रेडिओ तरंगांची कंप्रता जास्त असावी लागते. रेडिओ तरंगांच्या मार्गातील शोषणानुसार कंप्रता पट्टा विस्ताराची वरची मर्यादा ठरवितात.

निष्क्रिय उपग्रह रेडिओ तरंगांचे फक्त परावर्तन करण्याचे कार्य करतात. त्यामुळे त्यापासून परत आलेले संकेत अतिशय क्षीण असतात व म्हणून त्यांच्या वापरावर मर्यादा येते. याउलट क्रियाशील उपग्रहात रेडिओ ग्राही व रेडिओ प्रेषक बसविलेले असतात. ते रेडिओ तरंग विवर्धित करून परत पाठवितात. त्यामुळे अशा उपग्रहांपासून येणारे संकेत शक्तिशाली व जास्त माहिती आणणारे असतात. [⟶ उपग्रह संदेशवहन].

क्षीणन : ग्राही आकाशकापर्यंत उपयुक्त किंवा अपेक्षित मूल्याचा संकेत जर येऊ शकला नाही, तर रेडिओ तरंगांचे क्षीणन झाले असे समजतात. प्रेषक आकाशकापासून ग्राही आकाशकापर्यंत रेडिओ तरंग भिन्न मार्गांनी येतात. त्यांच्या पथ-अंतरांमध्ये फार फरक नसेल, तर कलांतील फरक महत्त्वाचा होऊन व्यतिकरण होते व संकेत क्षीण होतो. पुनरावर्तित प्रसारणाने अंतर जेव्हा खूप वाढते किंवा रेडिओ तरंगांची कंप्रता खूप वाढते तेव्हा जास्त क्षीणन होते. वातावरण जर एकविध असेल, तर रेडिओ तरंगांचे एकविध गतीने दृष्टिरेषेत प्रसारण होते परंतु वातावरणात इतर विविध बदल होत असल्याने रेडिओ तरंग प्रसारणाची दिशा बदलत असते. त्यामुळे रेडिओ तरंग खाली किंवा वर वळतात. वर वळणारे तरंग प्रसारणाद्वारे येणारे संकेत खंडित करतात अथवा अतिक्षीण करतात. याप्रकारे खंडित होणारे रेडिओ प्रसारण काही मिनिटे ते कित्येक तास असू शकते. मार्गातील अडथळा दूर करून वा मार्ग किंचित बदलून हे क्षीणन टाळता येते.

भूमिगामी तरंग आणि आकाश-तरंग यांच्या अध्यारोपणानेही क्षीणन होते. ०·५ ते २·५ मेगॅहर्ट्‌झ कंप्रतेचे आकाश-तरंग भूमिगामी तरंगांच्या क्षेत्रात जेव्हा पोहोचतात तेव्हा त्यांचे अध्यारोपण होऊन व्यतिकरण होते व रेडिओ संकेत क्षीण होतात किंवा त्यात विकृती निर्माण होते. हा परिणाम प्रामुख्याने रात्रीच्या वेळी आढळून येतो. दुपारी आयनांबराच्या E थरात आयनांचे प्रमाण जास्त असते व त्यामुळे आयनांबरातून परावर्तित होणारे वरील कंप्रतेचे आकाश-तरंग शोषले जातात. रात्री काही प्रमाणात निरायनीभवन झाल्यामुळे या तरंगांचे परावर्तन होते व अशा प्रकारे क्षीणन होते.

रेडिओ तरंगाद्वारे संकेतवहन करताना संकेताचे विरूपण करून ते प्रेषित केले जातात. विरूपण क्रियेमध्ये कंप्रता उपपट्टे निर्माण होतात. क्षीणन हे तरंगांच्या कंप्रतेवर अवलंबून असल्यामुळे विरूपित तरंगांतील उपपट्ट्याचे भिन्न प्रमाणात क्षीणन होते. याला विवेचक क्षीणन असे म्हणतात.

कधी कधी सौर तेजःशिखांपासून (सूर्याच्या वर्णगोलापासून होणाऱ्‍या तेजस्वी उद्रेकांपासून) जास्त प्रमाणात प्रारण उत्सर्जित होते. हे प्रारण वातावरणात बऱ्‍याच खोलपर्यंत शिरते. त्यामुळे D थरापर्यंत जास्त आयनीभवन होते. एक मेगॅहर्ट्‌झच्या वरचे तरंग परावर्तित न होता शोषले जातात. अशा वेळी रेडिओ तरंगाद्वारे होणारे प्रेषण ग्राहीपर्यंत पोहोचत नाही. याचा कालावधी एक-दोन तासांपर्यंत असतो. पृथ्वीच्या सूर्यप्रकाशित भागावरच ही घटना होते. कमी अक्षांशावर ही घटना जास्त तीव्रतेने आढळते, याला डेलिंजर क्षीणन असे म्हणतात. सौर तेजःशिखांमुळे चुंबकीय वादळे होतात. सूर्यावरील डागांमुळे सुद्धा चुंबकीय वादळे होतात मात्र त्यांचा २७ दिवसांचा आवर्तकाल असतो. चुंबकीय वादळांमुळे आयनांबरातील विद्युत् भारित कणांच्या स्थितीमध्ये झपाट्याने बदल होतात. या काळात रेडिओ संकेत क्षीण होतात.

क्षीणन हे बहुतांशी तात्पुरते असते. इष्ट दिशेने जाणारे रेडिओ तरंग इतरत्र वळल्यामुळे हे घडते. ५,००० ते १०,००० मेगॅहर्ट्‌झ या कंप्रतेचे रेडिओ तरंग पाऊस, हिम, धुके यांमुळे शोषले जातात. शोषणाचे प्रमाण वातावरणातील आर्द्रता, जलकणांचे आकारमान व तरंगांची कंप्रता यांवर अवलंबून असते.

रेडिओ तरंगातील गोंगाट : रेडिओ तरंगातील प्रसारणामध्ये जेव्हा अनिश्चित रेडिओ किंवा इतर विद्युत् चुंबकीय तरंग मिसळतात तेव्हा गोंगाट उत्पन्न होतो. गोंगाट उत्पादक रेडिओ तरंग ज्याप्रमाणे बाहेरून येतात त्याप्रमाणे ते ग्राही संचातही उत्पन्न होतात. गोंगाट उत्पन्न करणारे रेडिओ तरंग सूर्य, आकाशगंगा व आकाशगंगेच्या पलीकडूनही पृथ्वीवर येत असतात. सूर्यापासून येणाऱ्‍या रेडिओ तरंगांत विशिष्ट कंप्रतेचा गोंगाट जास्त तीव्र असतो. सूर्यावर ज्या वेळेस जास्त डाग येतात किंवा त्यापासून तेजःशिखा निघतात त्या वेळी जास्त गोंगाट उत्सर्जित होतो. ढगात वीज चमकते तेव्हा रेडिओ तरंग उत्पन्न होतात व ते गोंगाट उत्पन्न करतात. बाह्य विश्वातून येणारे व सौर वादळामुळे येणारे रेडिओ तरंग खगोलीय मापनात व उपग्रह संदेशवहनात नेहमीच्या रेडिओ तरंग संदशवहनापेक्षा फार जास्त गोंगाट निर्माण करतात. वरील सर्व क्षोभ प्रकारांना वातावरणीय विद्युत् क्षोभ म्हणतात.

गोंगाटाची ऊर्जा एका विशिष्ट कंप्रतेत उत्सर्जित न होता २० मेगॅहर्ट्‌झपर्यंत अनेक कंप्रतांमध्ये उत्सर्जित केली जाते. हा क्षोभ रेडिओ ग्राहीवर खरखर या स्वरूपात ऐकू येतो. मध्यम तरंगांच्या बाबतीत दुपारी ऐकू येणारी खरखर जवळच्या गोंगाट उद्गमापासून आलेली असते, तर रात्री ऐकू येणारी खरखर दूरच्या क्षोभामुळे ऐकू येते. वातावरणीय विद्युत् गोंगाट दिवसापेक्षा रात्री अधिक ऐकू येतात, तसेच विषुववृत्ताजवळ ज्या भागात वादळे वारंवार होतात त्या भागात ध्रुवीय भागापेक्षा अधिक गोंगाट ऐकू येतात.

विविध यंत्रसामग्रीमध्ये ज्या वेळेस विजेच्या ठिणग्या निर्माण होतात त्या वेळी गोंगाट उत्पन्न होतो. हा मानवनिर्मित गोंगाट होय. मोटारगाडीच्या ठिणगी प्लगामधून (विद्युत् ठिणगी पाडणाऱ्‍या साधनामधून) बाहेर पडणाऱ्‍या तरंगांची कंप्रता १५ ते १०० मेगॅहर्ट्‌झ इतकी असते. या तरंगांची तीव्रता जरी खूप असली, तरी ते अल्प कालच अस्तित्वात असतात. नागरी वस्तीमध्ये मात्र हा गोंगाट जास्त तीव्र प्रमाणात आढळतो. [⟶ विद्युत् गोंगाट].

संदर्भ :

• Folkstad, K., lonospheric Radio Communication, New York, 1968.
• Roddy, D.; Coolen, J. Electronic Communication, New Delhi, 1985.
• Swartz, M. and others, Communcation Systems and Techniques, New York 1966.
• Terman, F. E., Electronic and Radio Engineering, Tokyo, 1955.
• Yeh, R. C.; Liv, C. H. Theory of lonospheric Waves, 1972.

लेखक : खांडेकर, पु. वि.; देसाई, चं. कृ.