Od emisije svjetlosti koja dolazi kroz ekran na kojem ovo upravo čitate, pa sve do mikrovalova koji prenose Wi-Fi signal do vaših laptopa i mobitela - sve to radi elektromagnetsko zračenje.
Ustvari, gotovo svaki oblik moderne komunikacije omogućavaju elektromagnetski valovi. Izlaze iz antena na vašim automobilima, prolaze kroz zidove svaki puta kada odlučite obaviti telefonski poziv unutar neke prostorije, no još uvijek neobjašnjivo - ne reflektiraju se u zemljinoj atmosferi.
A to je tako zato što atmosfera postaje plazma na velikim visinama - odnosno nalazi se u stanju u kojem se atomi dijele, a elektroni više ne vežu za svoju matičnu jezgru. Plazme pak imaju zanimljiva svojstva, jer prilično snažno reagiraju na elektromagnetska polja. U ovom slučaju to je korisno: na dovoljno niskim frekvencijama radio signali mogu putovati svijetom te širiti svoj domet.
Istraživanje
Doktorand Jason Cole s Fakulteta Imperial u Londonu i njegovi kolege istraživali su zanimljive interakcije između snažnih elektromagnetskih valova i plazmi. A ovo je njegovo iskustvo.
"Najsnažniji elektromagnetski valovi na svijetu pronađeni su u obliku jakih laserskih impulsa. U Velikoj Britaniji, odnosno ruralnom dijelu Oxfordshirea postoje neki od najsnažnijih laserskih sistema, a ista ideja korištenja elektromagnetskih valova za ubrzanje čestica koristi se i u najmoćnijem svjetskom akceleratoru čestica - Large Hadron Collideru u CERN-u."
Maxwellove jednadžbe
James Clerk Maxwell
"Možemo prilično točno predvidjeti interakciju jakih elektromagnetskih valova i plazmi, kada znamo da su temeljni fizikalni procesi vođeni Maxwellovim jednadžbama - jednim od najvećih trijumfa na polju fizike 19. stoljeća, koje su ujedinile eletrična i magnetska polja i dokazale da je svjetlost jedan od oblika elektromagnetskih valova."
"Ručno rješavanje Maxwellovih jednadžbi može biti prilično mučno, no one nam pokazuju da taj pametni algoritam izumljen 1960-ih te zatim ponovno otkriven, čini računicu relativno jednostavnom - ali dovoljno pametnom računalu."
"Naoružan znanjem Maxwellovih jednadžbi, nedavno sam svoju pažnju posvetio mnogo jednostavnijem, ali i mnogo rasprostranjenijem problemu - kako simulirati, a samim time i poboljšati Wi-Fi prijam u stanu. I dok izraz 'dovoljno snažan' u akademskom smislu obično znači super-računalo s desecima tisuća procesora koji paralelno rade, u mom slučaju 'dovoljno snažno' računalo koje bi trebalo pokrenuti program bio je - smartphone."
Ruter postavite u sobi u kojoj koristite internet
"Elektromagnetsko zračenje, koje dopire iz antena na vašim wireless ruterima, uzrokovano je malim, trenutnim oscilacijama koje se događaju brzinom od 2,4 milijarde puta po sekundi. U svoj sam model pak uveo struju na takav način i dopustio joj da oscilira, a Maxwellove jednadžbe diktirale su kako će rezultirajući elektromagnetski valovi teći. Označivši specifična mjesta na zidovima svoga stana, uspio sam proizvesti mapu jačine Wi-Fi signala koja se mijenjala kako sam ja pomicao virtualni ruter."
"Prva je lekcija jasna, ali i prilično očita: Wi-Fi signali puno lakše putuju kroz prazan prostor, nego kroz zidove, stoga je idealna pozicija rutera - u onoj prostoriji u kojoj će vam biti potreban Wi-Fi signal, odnosno u kojoj ćete koristiti Internet."
Mala promjena položaja puno znači
"Ponekad se čini da su se valovi prestali kretati te umjesto toga trepere na jednom mjestu. To je fenomen stojnog vala, gdje se dogodi da se Wi-Fi refleksije preklope i jedna drugu poništavaju. Te 'crne točke' na mapi ukazuju na loš Wi-Fi signal te su udaljene nekoliko centimetara. Nedavno je jedan moj kolega uspio zabilježiti ovaj fenomen u tri dimenzije, kao što je prikazano u gore navedenom videu."
"Stoga, druga lekcija manje je očita, ali i puno zanimljivija: ako je signal loš na određenim pozicijama, čak i mala promjena položaja rutera može polučiti značajna poboljšanja te pojačati signal, zato što će se na taj način pomaknuti i sve one 'crne točke'."
Aplikacija WiFi Solver FDTD
"Kad sam objavio svoje rezultate, iznenadilo me koliko je ljudi htjelo isprobati slične simulacije. A kako sam i ja htio da se znanje o elektromagnetizmu širi dalje, simulaciju sam upakirao u Android aplikaciju, kako bih zainteresiranima omogućio da simuliranjem elektromagnetskih valova riješe jedan od najraširenijih problema današnjice: gdje je najbolje mjesto za postaviti Wi-Fi ruter?"
"Mislio sam kako će tek nekolicina pojedinaca biti zainteresirana, no iznenadilo me kad se aplikacija počela širiti društvenim mrežama te je u samo jedan sat kupljeno više tisuća primjeraka."
"Iako se prodaja zatim postupno smanjivala, poruka je ostala prilično jasna: ne samo da su elektromagnetski valovi fascinantni, matematički elegantni i iznimno korisni, već vam mogu olakšati život, pojačati internetsku vezu i signal, a ponekad vam čak mogu donijeti i nešto novca."
