Radioteleskop

Radiowellen

Am unteren Ende des elektromagnetischen Spektrums liegen die Radiowellen. Sie werden zur Informationsübertragung genutzt und helfen Wissenschaftlern dabei, mehr über unser Universum zu erfahren.

Fernsehturm in der Stadt Hamburg
Der Heinrich-Hertz-Turm in Hamburg

1880 erzeugte der deutsche Physiker Heinrich Hertz zum ersten Mal Radiowellen. Er bestätigte damit die Theorie des Schotten James Clerk Maxwell, nach der sich elektromagnetische Kräfte wellenartig ausbreiten können und nach der sichtbares Licht eben eine solche Art Welle ist. Hertz erzeugte Radiowellen, indem er Ladungen in elektrischen Leitern – wie beispielsweise in einer Sendeantenne – zum Schwingen brachte.

Beginnend bei den sogenannten elektrischen Wellen mit nur einigen zehn Schwingungen in der Sekunde reichen die Radiowellen bis hin zu Mittel-, Kurz- und Ultrakurzwellen, mit denen Radioprogramme gesendet werden. Diese bestehen aus bis zu 300 Millionen Schwingungen pro Sekunde. Die Wellenlängen von Radiowellen können größer als ein Meter sein.

Wie kommt die Stimme ins Radio?

Mit Radiowellen lassen sich Informationen wie Daten oder Geräusche drahtlos übertragen. Dazu müssen die Informationen aber zunächst noch verpackt werden. Jeder Radiosender hat seine Frequenz und diese beschreibt die elektromagnetische Welle, über die die neuesten Musikhits oder Verkehrsnachrichten gesendet werden. Die Töne sind als Veränderungen dieser Welle enthalten. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten, die auf den Radioempfängern mit AM und FM abgekürzt werden:

  • Bei der Amplitudenmodulation (AM) stecken die Informationen in dem sich ändernden maximalen Ausschlag (Amplitude) der Schwindung.
  • Bei der Frequenzmodulation (FM) dagegen schwankt die Frequenz der Welle leicht um den Wert, den Sie am Radio eingestellt haben.

Die Informationen, die in Form von Amplituden- oder Frequenzmodulation in den empfangenen Wellen stecken, werden dann im Radio in Schall umgewandelt.

Wieso kann man überall Radio hören?

Selbst in der Wüste oder auf dem Ozean hat man für bestimmte Sender Empfang, obwohl weit und breit kein Sender in Sicht ist – die Ionosphäre macht's möglich. Die Ionosphäre ist eine Schicht unserer Atmosphäre, die in 100 Kilometern Höhe beginnt und rund 300 Kilometer dick ist. Dort sorgt Strahlung aus dem Weltall dafür, dass Elektronen aus Atomen gelöst werden. Die positiv geladenen Atomreste bilden zusammen mit den Elektronen einen Spiegel für Radiowellen. Ein Radioprogramm des Deutschlandfunks kann so mehrfach zwischen Erde und Ionosphäre hin- und hergeworfen und schließlich von einem Kofferradio in der Sahara empfangen werden.

Welche Sender empfangen Radioteleskope?

Eine der Radioantennen des ALMA-Observatoriums, die zwölf Meter Durchmesser hat und in der chilenischen Atacama-Wüste steht. Im Hintergrund sind weitere Antennen zu sehen.
Radioteleskop

Auf der ganzen Welt verteilt horchen riesige Radioteleskope das Weltall ab und sind dabei natürlichen Signalquellen und Botschaften von außerirdischem Leben auf der Spur. Denn unsere Atmosphäre ist für elektromagnetische Wellen mit Wellenlängen unter 20 Metern durchlässig. Kosmische Radiowellen können so auf die Erde gelangen und von Radioteleskopen aufgefangen werden. Wegen der großen Wellenlängen sind Radioteleskope recht groß. Zu den größten Radioteleskopen zählt das Arecibo-Observatorium mit einem Schüsseldurchmesser von 305 Metern.

Über Radiowellen geben sich riesige Sternenexplosionen zu erkennen. Auch die Sonne strahlt Radiowellen ab, ebenso außergalaktische Nebel und so genannte Radiogalaxien. Aus ihren Forschungsergebnissen gewannen die Radioastronomen unter anderem wichtige Erkenntnisse über die spiralförmige Gestalt der Milchstraße.

Und sicher ist der Gedanke reizvoll, außerirdische Intelligenzen könnten uns Botschaften mit Radiowellen schicken, die von unseren Teleskopen empfangen werden können. In entsprechenden Forschungsprogrammen werden die Daten nach solchen Signalen untersucht.