Raconte-moi la radio

La Propagation des Ondes

A la fin du 19ième siècle, les théories électromagnétiques et les expérimentations avaient permis de démontrer la similitude entre la lumière et les ondes radio (souvenez-vous des travaux de Maxwell, Hertz ...).

Les expérimentateurs et les scientifiques qui réalisèrent les premières transmissions radio longue distance, furent assez surpris de constater que les ondes radio étaient capable de joindre les antipodes.

Pour quelle raison les ondes, dont la théorie indiquait une propagation rectiligne, ne se perdaient-t-elle pas dans l'espace après quelques distances ?

Ce phénomène intrigua beaucoup les savants.

Dans un article en Esperanto de 1926, extrait de la Internacia Radio Revuo, le Professeur René MESNY fait un point des études menées à cette époque sur la propagation des ondes :

Différentes couches de la ionosphère

"Actuellement (en 1926), tout le monde sait que les ondes se propagent sur de très longues distances et pensent tout naturellement qu'elles suivent la surface de la terre".....

..... Il faut se souvenir que les savants des premières années de la radio (vers 1900), partageaient une idée contraire.....

..... Après avoir démontré la similitude entre la lumière et les ondes électromagnétiques, ils pensaient que les ondes radio se propageaient en ligne droite et devaient quitter rapidement la terre pour se perdre dans l'espace......

.... Des mathématiciens avertis avaient étudié le problème et les premiers essais de transmission à longue distance montrèrent que le signal reçu était beaucoup plus puissant que prévu".....

L'explication du phénomène fut proposé par KENELLY et HEVISIDE vers 1902. Pour diverses raisons, ils étaient arrivés à la conclusion qu'il devait exister dans la haute atmosphère une couche conductrice qui réfléchissait les ondes.

Ils avaient situé cette couche à environ 100 km de hauteur et attribuaient son existence à l'ionisation des gaz raréfiés par les rayons solaires.

Ces chercheurs avaient déjà imaginé que cette couche pouvait jouer un rôle dans les phénomènes d'aurore boréale et de variation du magnétisme terrestre.


En 1912, AUSTIN propose une formulation empirique de corrélation  entre la longueur d'onde et la distance de transmission des ondes qui inclut la réflexion sur les couches d'Heaviside. Cette formule sera révisée en 1923 pour prendre en compte le domaine des ondes courtes.

En 1919, le mathématicien et physicien écossais WATSON-WATT ( 1892-1973), qui travaillait au National Physical Laboratory sur les systèmes de détection à distance (le 26 février 1935, il expérimentera sur la côte Est de l'Angleterre, un dispositif radio-électrique permettant de suivre au loin l'évolution des avions), propose une approche mathématique de la propagation qui collait assez bien avec les mesures expérimentales.

Il confirma que cette couche devait se trouver à une altitude de 100 km et que sa conductibilité était égale à celle de l'eau pure.

On pouvait dès lors comprendre que par réflexions successives sur cette couche, les ondes pouvaient atteindre un point situé aux antipodes sans perte de puissance excessive du signal.

Les physiciens américains NICHOLS et SCHELLENG proposèrent une approche mathématique de l'influence du champ magnétique terrestre sur les variations de la propagation des ondes qui permettait d'expliquer les phénomènes d'atténuation du signal ou de fluctuation de ce signal suivant les heures du jour ou les saisons.

Diverses formules de calcul furent par la suite proposées pour estimer les conditions de propagation dont les plus connues celle de AUSTIN ou BARKHAUSEN qui donnaient d'assez bon résultats.

Mais les ondes courtes venaient de naître.

Et quelle surprise ! ........ plus une formule ne convenait, aucune loi ne permettait de calculer la propagation de telles ondes.

On aurait dit que ces ondes courtes se moquaient des radioamateurs qui en avait fait un fétiche et qu'elles se comportaient de façon capricieuses, selon leur bon vouloir !!

Ainsi on devait recommencer les recherches et se "remettre sur la planche."


ooOoo

Il faudra attendre beaucoup plus tard les travaux de Sir Edward Victor APPLETON (1892-1965),physicien anglais, pour comprendre la complexité de tous ces problèmes de propagation atmosphérique.

Il obtint pour cette découverte le Prix Nobel de Physique en 1947 .


Source :

  1. Internacia Radio Revuo - Article de René MESNY - 1926

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