Breve cenno storico sull'origine della radio
Benché per l'invenzione della radio siano state necessarie molte scoperte nel campo dell'elettricità, l'inizio della storia delle radiocomunicazioni può essere fatto risalire nel 1873, quando il fisico britannico James Clerk Maxwell pubblicò la sua teoria sulle onde elettromagnetiche.
Fine del XIX secolo
La teoria di Maxwell venne avvalorata dall'attività sperimentale del fisico tedesco Heinrich Hertz il quale, circa 15 anni dopo, riuscì a generare onde elettromagnetiche fornendo una carica elettrica a un condensatore e cortocircuitando il medesimo. Nella scarica elettrica risultante, la corrente aumentava improvvisamente di intensità fino a provocare l'inversione di carica nelle due armature del condensatore oltre il punto neutro, determinando una differenza di potenziale opposta; il processo si ripeteva più volte, e la carica variava in modo regolare creando una scarica elettrica oscillante sotto forma di scintilla. Parte dell'energia di questa oscillazione veniva irradiata, sotto forma di onde elettromagnetiche, dalla lacuna fra le due armature. Hertz riuscì a misurare molte delle proprietà di queste onde, dette hertziane, tra cui la lunghezza e la velocità.La possibilità di utilizzare le onde elettromagnetiche per la trasmissione a distanza di messaggi e segnali risale a molto tempo prima dell'avvento delle radiocomunicazioni; strumenti particolari, come ad esempio l'eliografo, venivano impiegati per trasmettere informazioni sotto forma di raggi luminosi che potevano essere modulati e adattati all'uso del codice Morse.Le proprietà delle radioonde, tuttavia, le rendono di gran lunga preferibili alle altre forme di radiazione elettromagnetica per le comunicazioni: anche enormemente attenuate, esse possono infatti essere ricevute, amplificate e demodulate. Per disporre di amplificatori di qualità si dovette attendere però l'invenzione delle valvole elettroniche. Nonostante i progressi considerevoli in radiotelegrafia (nel 1901 Marconi effettuò una comunicazione transatlantica), la radiotelefonia non avrebbe mai potuto trovare applicazione pratica senza gli sviluppi dell'elettronica.
L'invenzione della radio è attribuita a Guglielmo Marconi che, a partire dal 1895, mise a punto oscillatori a scintilla collegati a rudimentali antenne. Nel 1896 lo scienziato italiano riuscì a trasmettere segnali a oltre 1500 m di distanza e l'anno seguente trasmise segnali dalla terraferma a una nave situata a una trentina di chilometri dalla costa. Nel 1899 stabilì le prime comunicazioni commerciali tra Francia e Inghilterra in grado di funzionare con qualsiasi condizione atmosferica; all'inizio del 1901 inviò segnali a una distanza di 322 km e, sempre nello stesso anno, riuscì a inviare una singola lettera oltre l'oceano Atlantico. Già nel 1902 si iniziò a inviare regolarmente messaggi via radio oltre l'Atlantico, e nel 1905 molte navi usavano la radio per comunicare con le stazioni costiere. Per le sue scoperte nel campo della radiotelegrafia, Marconi condivise nel 1909 il premio Nobel per la fisica con il tedesco Karl Ferdinand Braun.
Perlopiù nello stesso periodo vennero realizzati vari progressi tecnici: si cominciò a usare circuiti-tampone per la sintonia, furono messe a punto antenne migliori e si iniziò a utilizzare trasformatori per aumentare la tensione inviata all'antenna. Furono inoltre sviluppati rivelatori più funzionali, tra i quali quelli magnetici (il cui funzionamento si basava sulla capacità delle radioonde di demagnetizzare cavi in acciaio), i bolometri (che misuravano l'aumento di temperatura di un cavo sottile attraversato da radioonde), i diodi e le valvole termoioniche, dette anche tubi elettronici a vuoto.
XX secolo
Le origini della moderna valvola termoionica possono essere fatte risalire al momento in cui Thomas Alva Edison osservò il flusso unidirezionale di una corrente elettrica tra il filamento caldo di una lampada a incandescenza e un elettrodo posto nelle vicinanze. Il diodo, la prima valvola a due elementi usata nelle radio, inventata dal fisico e ingegnere elettrotecnico britannico John Ambrose Fleming nel 1904 e usata come rivelatore, raddrizzatore e limitatore, non funzionava in modo molto diverso dal tubo di Edison.Un progresso rivoluzionario si ebbe nel 1906, quando statunitense Lee De Forest montò un terzo elemento, la griglia, tra il filamento e il catodo di una valvola elettrica. La valvola di De Forest, da lui chiamata audion ma oggi detta triodo (valvola a tre elementi), fu inizialmente usata solo come rivelatore, ma ben presto ne furono sfruttate le potenzialità come amplificatore e oscillatore. Ciò permise, nel 1915, di stabilire comunicazioni in radiotelefonia tra la Virginia e le Hawaii nonché tra la Virginia e Parigi.Nel 1912 l'inventore statunitense Greenleaf Whittier Pickard dimostrò come i cristalli i potessero essere usati come rivelatori. Questa scoperta diede origine alle cosiddette radio a galena, molto diffuse negli anni Venti. Nello stesso anno l'ingegnere elettrotecnico statunitense Edwin Howard Armstrong scoprì il circuito a recupero, tramite il quale parte dell'uscita di una valvola è inviata di nuovo alla valvola stessa. Questa e altre scoperte di Armstrong sono alla base di molti circuiti dei moderni apparecchi radio. Radar.Nel 1902 l'ingegnere statunitense Arthur Edwin Kennelly e il fisico britannico Oliver Heaviside annunciarono, indipendentemente e quasi simultaneamente, la probabile esistenza di uno strato di gas ionizzato nell'alta atmosfera, che influenzava la propagazione delle radioonde. Questo strato, un tempo chiamato strato di Heaviside o di Kennelly-Heaviside, in realtà è solo uno dei numerosi strati della ionosfera. Benché la ionosfera sia trasparente alle radioonde più corte, riflette quelle più lunghe, permettendone la propagazione ben oltre la linea dell'orizzonte.La
propagazione delle radioonde nella ionosfera
è fortemente influenzata dall'ora del giorno, dalla stagione e dall'attività delle macchie solari. Leggere variazioni nella natura e nell'altitudine della ionosfera, che possono verificarsi repentinamente, possono influenzare la qualità della ricezione a lunga distanza.
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