คลื่นวิทยุ คืออะไร จำแนกได้กี่ประเภท และสามารถนำมาประยุกต์ใช้อย่างไร

การกำเนิดและการใช้งานคลื่นวิทยุ

ในช่วงหนึ่งของกระแสความบันเทิงในประเทศไทย การจัดรายการวิทยุ เป็นหนึ่งในช่องทางที่ได้รับความนิยมมาก โดยส่งสัญญาณ คลื่นวิทยุ จากห้องจัดรายการไปยังเครื่องรับวิทยุที่อยู่ในบ้านของผู้ฟัง

คลื่นวิทยุ (Radio Wave) คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ซึ่งสามารถเดินทางในสภาวะสุญญากาศด้วยความเร็วเทียบเท่าความเร็วแสงที่ราว 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที คลื่นวิทยุเป็นคลื่นความถี่สูงที่มีคุณสมบัติในการเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางชนิดต่าง ๆ ในระยะไกลได้ดี

คุณสมบัติของคลื่นวิทยุ

ในทางวิทยาศาสตร์ คลื่นวิทยุ คือ คลื่นพาหะ” (Carrier Wave) ที่นำส่งคลื่นเสียง (Audio Frequency) จากแหล่งกำเนิดหรือเครื่องส่งวิทยุให้เดินทางไปพร้อมกัน ทำให้คลื่นเสียงที่มีความถี่ค่อนข้างต่ำสามารถเดินทางไปได้ไกลจนถึงจุดหมายหรือเครื่องรับวิทยุที่ทำหน้าที่รับสัญญาณและแยกคลื่นเสียงออกจากคลื่นวิทยุให้ผู้ฟังสามารถได้ยินเสียงตามปกติ

เนื่องจากคลื่นวิทยุ คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีช่วงความถี่ตั้งแต่ 3 กิโลเฮิรตซ์ (Kilohertz: kHz) ไปจนถึง 300 กิกะเฮิรตซ์ (Gigahertz: GHz) ในขณะที่ช่วงความถี่ของคลื่นเสียงที่มนุษย์สามารถได้ยินคือ 20 เฮิรตซ์ ไปจนถึง 20 กิโลเฮิรตซ์เท่านั้น

คลื่นวิทยุ, วิทยุ, สัญญาณวิทยุ, การสื่อสารทางไกล, ทางวิทยุ
เสาส่งสัญญาณคลื่นวิทยุ, ภาพถ่าย Republica / Pixabay

ดังนั้น คลื่นวิทยุจึงถูกนำไปใช้ในการสื่อสารทางไกลหรือโทรคมนาคมได้ดี โดยเฉพาะจากคุณสมบัติในการสะท้อนกลับลงสู่พื้นโลก เมื่อคลื่นวิทยุเดินทางไปปะทะชนกับอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าจำนวนมากในบรรยากาศโลก โดยเฉพาะในชั้นไอโอโนสเฟียร์ (Ionosphere) ที่อยู่สูงจากพื้นดินตั้งแต่ 80 ถึง 500 กิโลเมตร

คลื่นวิทยุสามารถจำแนกออกได้ 8 ย่านความถี่ (Radio Frequency) และมีลักษณะการใช้งานที่แตกต่างกัน ตามตารางดังต่อไปนี้

อักษรย่อ ย่านความถี่ ช่วงความถี่* ลักษณะการใช้งาน
VLF ย่านความถี่ต่ำมาก

Very low Frequency

3 kHz – 30 kHz การสื่อสารในการเดินเรือ การสื่อสารใต้ทะเล ธรณีฟิสิกส์
LF ย่านความถี่ต่ำ

Low Frequency

30 kHz – 300 kHz ระบบนำร่อง วิทยุกระจายเสียงระบบเอเอ็มและระบบสมัครเล่น
MF ย่านความถี่ปานกลาง

Medium Frequency

300 kHz – 30 MHz วิทยุกระจายเสียงระบบเอเอ็มและสัญญาณแจ้งเตือนภัยพิบัติต่าง ๆ
HF ย่านความถี่สูง

High Frequency

3 MHz – 30 MHz การสื่อสารในอุตสาหกรรมการบิน  การแพทย์และหน่วยกู้ภัย
VHF ย่านความถี่สูงมาก

Very High Frequency

30 MHz – 300 MHz การสื่อสารในอุตสาหกรรมการบินและการรายงานสภาพอากาศ วิทยุเอฟเอ็ม
UHF ย่านความถี่สูงพิเศษ

Ultra High Frequency

300 MHz – 3 GHz โทรทัศน์ เรดาร์ ไมโครเวฟ จีพีเอส โทรศัพท์ และวิทยุดาราศาสตร์
SHF ย่านความถี่สูงสุด

Super High Frequency

3 GHz – 30 GHz เรดาร์ ไมโครเวฟ ระบบแลนไร้สายและวิทยุดาวเทียม
EHF ย่านความถี่สูงยิ่งยวด

Extremely High Frequency

30 GHz – 300 GHz วิทยุดาราศาสตร์ สถานีทวนสัญญาณไมโครเวฟต่าง ๆ

*หน่วย : KHz = กิโลเฮิรตซ์, MHz = เมกะเฮิรตซ์ และ GHz = กิกะเฮิรตซ์

การแผ่กระจายของคลื่นวิทยุสามารถจำแนกออกเป็น 3 ลักษณะ คือ

1. คลื่นตรง (Direct Wave) หมายถึง คลื่นที่เดินทางเป็นแนวเส้นตรงระหว่างสายอากาศของสถานีที่ส่งต่อไปยังสายอากาศของสถานีรับหรือที่เรียกว่า การแผ่กระจายในแนวสายตา” (Line of Sight) ซึ่งการกระจายคลื่นในลักษณะนี้ ไม่สามารถรับส่งในระยะไกล เนื่องจากถูกบดบังโดยส่วนโค้งของพื้นผิวโลก

2. คลื่นฟ้า (Sky Wave) หมายถึง คลื่นที่เดินทางจากสายอากาศของสถานีขึ้นไปยังชั้นบรรยากาศของโลกจนถึงชั้นไอโอโนสเฟียร์ที่สะท้อนคลื่นกลับมายังสายอากาศสถานีรับบนภาคพื้นดิน

โดยคุณสมบัติการสะท้อนของคลื่นมักแปรเปลี่ยนไปตามปริมาณประจุที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศและอาจส่งผลกระทบต่อการรับช่วงสัญญาณ เมื่อเกิดปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่สามารถรบกวนการสะท้อนกลับของคลื่น เช่น การเกิดปรากฏการณ์ลมสุริยะ (Solar Wind) หรือฟ้าแลบฟ้าผ่า

อย่างไรก็ตาม คลื่นฟ้าสามารถแก้ปัญหาเรื่องการถูกบดบังจากความโค้งของพื้นผิวโลก จึงถูกนำมาใช้ในการกระจายเสียงข้ามประเทศที่สามารถส่งสัญญาณไปยังผู้รับในสถานที่ห่างไกล

3.คลื่นดิน (Ground Wave) หมายถึง คลื่นที่เดินทางไปตามแนวราบระดับพื้นดินจากสายอากาศของสถานีส่งตามความโค้งของพื้นผิวโลกไปยังสายอากาศของสถานีรับ ทำให้คลื่นดินสามารถเดินทางได้ไกล อีกทั้ง ยังไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศอีกด้วย

ปัจจุบัน ในกลุ่มประชาชนทั่วไปมีการส่งสัญญาณวิทยุกระจายเสียงอยู่ 2 ระบบที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย คือ

ระบบเอเอ็ม (Amplitude Modulation: A.M.) คือ การสื่อสารโดยใช้คลื่นเสียงร่วมไปกับคลื่นวิทยุหรือที่เรียกว่าคลื่นพาหะ โดยแอมพลิจูดของคลื่นพาหะจะเปลี่ยนแปลงไปตามสัญญาณคลื่นเสียง ซึ่งในระบบเอเอ็มส่วนใหญ่จะมีคลื่นความถี่อยู่ในช่วง 535 ถึง 1705 กิโลเฮิรตซ์ ซึ่งระบบเอเอ็มสามารถจำแนกออกเป็น 2 ส่วน คือ

  • คลื่นวิทยุย่านความถี่ปานกลาง (Medium Frequency: MF) อยู่ในย่านความถี่ประมาณ 550 ถึง 1600 กิโลเฮิรตซ์หรือที่เรียกว่า “คลื่นยาว” สามารถกระจายเสียงโดยอาศัยทั้งคลื่นดินที่ส่งไปได้ไกลถึง 100 กิโลเมตรและคลื่นฟ้าที่รับสัญญาณได้ไกลกว่า 100 กิโลเมตร
  • คลื่นวิทยุย่านความถี่สูง (High Frequency: HF) อยู่ในย่านความถี่ตั้งแต่ 3 ถึง 12 เมกะเฮิรตซ์หรือที่เรียกว่า “คลื่นสั้น” สามารถรับสัญญาณจากคลื่นดินในระยะ 15 กิโลเมตร เท่านั้น แต่สามารถรับสัญญาณจากคลื่นฟ้าได้ไกลนับพันกิโลเมตร

ระบบเอฟเอ็ม (Frequency Modulation: F.M.) คือ ระบบการสื่อสารที่มีการส่งสัญญาณเสียงไปกับคลื่นพาหะเช่นเดียวกัน แต่ในขณะที่ความถี่ของคลื่นพาหะเปลี่ยนแปลงตามสัญญาณเสียง แอมพลิจูดของคลื่นในระบบนี้จะไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย

การส่งวิทยุระบบเอฟเอ็มมีความถี่สูงกว่าระบบเอเอ็มอยู่ที่ 88 ถึง 108 เมกะเฮิรตซ์และสามารถส่งได้เฉพาะคลื่นดินที่กระจายคลื่นสัญญาณในแนวระดับ ดังนั้น จึงทำให้การรับสัญญาณในระยะไกลเกินกว่า 80 กิโลเมตร จำเป็นต้องติดตั้งเสาอากาศรับสัญญาณเพิ่มเติม

คลื่นวิทยุถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะในการติดต่อสื่อสารและโทรคมนาคมที่ได้กลายมาเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตผู้คนในสังคมปัจจุบัน

อย่างไรก็ตาม ประชาชนส่วนน้อยจะตระหนักถึงภัยอันตรายจากคลื่นวิทยุที่มองไม่เห็นเหล่านี้ จากคุณสมบัติในการเคลื่อนที่ผ่านตัวกลาง รวมถึงการทะลุผ่านร่างกายของสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะคลื่นวิทยุความถี่สูง คลื่นเหล่านี้สามารถทะลุผ่านเข้าไปในร่างกายของมนุษย์ได้ลึกราว 1 ใน 10 ส่วนของความยาวคลื่นที่ตกกระทบ

ถึงแม้ในปัจจุบัน คลื่นวิทยุที่เราใช้ในการสื่อสารจะมีระดับความเข้มที่ไม่มากพอจะก่อภัยอันตรายใด ๆ แต่สำหรับบุคคลที่ทำงานใกล้ชิดหรือได้สัมผัสกับคลื่นวิทยุที่มีความเข้มสูงอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานต่างมีโอกาสได้รับอันตรายร้ายแรงจากคลื่นเหล่านี้

สืบค้นและเรียบเรียง คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ และณภัทรดนัย

ข้อมูลอ้างอิง

https://www.nasa.gov/directorates/heo/scan/communications/outreach/funfacts/txt_radio_spectrum.html

https://edu.prd.go.th/nakhonsawan/download/KM/Knowledge%20Technician_Radio.pdf

https://www.tnuda.org.il/en/table-use-frequencies

http://www.nayoktech.ac.th/webnew/attachments/article/932/2%20ใบเนื้อหาการสอนหน่วยที่81.pdf


อ่านเพิ่มเติม ตรวจจับ สัญญาณวิทยุลึกลับ จากดาวใกล้เคียง : หรือนั่นจะเป็นเอเลี่ยน

เรื่องแนะนำ

โรคระบาด จะจบลงได้อย่างไร

คำตอบที่ว่า โรคระบาด จะจบลงได้อย่างไร ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ซึ่งอาจเป็นภาวะที่สำคัญในธรรมชาติของวิกฤตบนโลก หลังจากผ่านช่วงเวลาหลายเดือนที่สถานการณ์เริ่มดีขึ้น แต่ช่วงเดือนกรกฎาคมที่ผ่านมา จำนวนผู้ติดเชื้อโควิด-19 ที่เพิ่มมากขึ้นทำให้แสงแห่งความหวังปลายอุโมงค์ที่จะได้เห็นการสิ้นสุดของ โรคระบาด นี้กลับมาริบหรี่อีกครั้ง ในช่วงเดือนพฤษภาคม จำนวนผู้ติดเชื้อทั้งในสหรัฐฯ บางส่วนในยุโรป และตะวันออกกลางลดลงเรื่องจากอัตราการฉีดวัคซีนเพิ่มขึ้น ทำให้มีการออกมาตรการผ่อนคลายการเว้นระห่างทางสังคม การเดินทาง และธุรกิจต่างๆ เริ่มกลับมาเปิดทำการอีกครั้ง ทว่าเรื่องน่ายินดีดังกลับเป็นช่วงเวลาแสนสั้น ในช่วงเดือนกรกฎาคม อย่างน้อยในสหรัฐฯ อัตราการฉีดวัคซีนเริ่มหยุดนิ่ง จำนวนผู้ติดเชื้อเพิ่มมากขึ้นทั่วประเทศ ทำให้มีคำแนะนำการใส่หน้ากากและเรียกร้องให้ประชาชนออกไปฉีดวัคซีนเพิ่มมากขึ้น องค์การอนามัยโลกได้ประกาศให้โรคติดเชื้อโควิด-19 เป็นโรคระบาดระดับโลกในวันที่ 11 มีนาคม 2020 หลังจากผ่านช่วงเวลา 17 เดือนแห่งความวุ่นวาย ทำให้ผู้คนจำนวนมากเกิดความสงสัยว่า “เมื่อไหร่ที่ โรคระบาด นี้จะสิ้นสุดลง” “แม้แต่ในชุมชนวิทยาศาสตร์เองก็มีคำตอบที่แตกต่างกันออกไป” Rachael Piltch-Loeb นักวิจัยแห่งคณะแพทยศาสตร์ ที.เอช. ชาน มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด กล่าวและเสริมว่า “มันไม่มีคำนิยามหนึ่งเดียวว่าการสิ้นสุดของ โรคระบาด คืออะไรค่ะ” “จนกว่าที่ไวรัสนี้สามารถถูกควบคุมหรือจำกัดการระบาดได้ในระดับโลก มันก็ไม่ได้หายไปไหน” Piltch-Loeb กล่าว นั่นหมายความว่าการประกาศว่าโรคระบาดนี้ ‘สิ้นสุด’ ไปแล้วยังคงเป็นเป้าหมายที่ห่างไกลออกไป […]

โอกาสการแพร่ระบาดใหญ่ระลอกสองของ COVID-19

อิสตันบูล ตุรกี พนักงานทำความสะอาดฉีดพ่นยาฆ่าเชื้อ COVID-19 ตามท้องถนนในเขต Beyoglu ซึ่งวันนี้ กลายเป็นเขตที่ไร้นักท่องเที่ยว ภาพถ่ายโดย EMIN OZMEN, MAGNUM PHOTOS เพราะยังมีอีกหลายสิ่งที่เรายังไม่รู้จาก COVID-19 ดังนั้น การเฝ้าระมัดระวังจึงเป็นสิ่งจำเป็น รัฐบาลในหลายประเทศที่เริ่มมีการคลายมาตรการปิดเมือง (Lockdown) กำลังพบเจอกับความท้าทายที่ว่า “จะสามารถป้องกันการแพร่ระบาดของไวรัสอีกครั้งได้อย่างไร” โดยองค์การอนามัยโลกกล่าวว่า เพราะยังมีสิ่งที่โลกไม่รู้เกี่ยวกับโควิด-19 อีกมาก การเฝ้าระวัง และวิธีการจัดการกับไวรัสอย่างชาญฉลาดคือสิ่งที่ต้องทำในช่วงเวลาที่กำลังจะมาถึง “การปิดเมืองที่ผ่านมาช่วยระงับการแพร่กระจายของไวรัสโดยการป้องกันไม่ให้ไวรัสสามารถหาเหยื่อรายใหม่ได้” ไมเคิล เจ. ไรอัน ประธานบริหารของโครงการสุขภาพฉุกเฉินขององค์การอนามัยโลก กล่าวและเสริมว่า “เพื่อที่จะทำเช่นนั้น เราต้องกดดันไม่ให้ไวรัสมีความสามารถในการดำรงชีวิตอยู่ต่อไปได้” เขากล่าวเพิ่มเติมว่า “ผมคิดว่าเป็นเรื่องสมเหตุสมผลถ้ามีการยกเลิกมาตรการนี้เร็วเกินไป ไวรัสก็อาจจะกลับมาระบาดอีกได้” การระบาดระลอกสอง (Second Wave) คืออะไร โรคระบาดต่างๆ นั้นเกิดจากเชื้อก่อโรค (Pathogens) ชนิดใหม่ๆ ที่ประชากรมนุษย์ส่วนใหญ่ยังไม่มีภูมิคุ้มกัน ซึ่งสิ่งนี้ก่อให้เกิดการระบาดของไวรัสไปทั่วโลก สิ่งที่มักจะเกิดขึ้นคือไวรัสจะแพร่กระจายไปทั่วโลกก่อนที่จะลดการแพร่กระจายลง ก่อนที่ในอีกไม่กี่เดือนต่อมาจะกลับมาแพร่บาดทั่วโลกอีกครั้ง การระบาดระลอกแรกที่บรรเทาลงอาจจะมีปัจจัยจากการเปลี่ยนฤดูกาล การแพร่ระบาดของไวรัสที่ย้ายจากภูมิภาคหนึ่งสู่อีกภูมิภาคหนึ่งของโลก หรือแม้กระทั่งปัจจัยการเกิดภูมิคุ้มกันหมู่ (herd immunity) ที่เกิดจากคนส่วนใหญ่ในสังคมได้การรับเชื้อไวรัสและสามารถรักษาจนหาย […]

ไดโนเสาร์สายพันธุ์ใหม่ เป็นสัตว์ขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่มีมาบนโลก

ไดโนเสาร์สายพันธุ์ใหม่ เป็นสัตว์ขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่มีมาบนโลก ชื่อของซอโรพอดสายพันธุ์ใหม่ที่เพิ่งถูกค้นพบ ไม่เพียงแต่เป็นไดโนเสาร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเท่านั้น แต่มันยังเป็นสัตว์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมาบนโลกอีกด้วย ข้อสรุปทางวิทยาศาสตร์ที่มีต่อขนาดอันใหญ่โตมโหฬารของเจ้าสิ่งมีชีวิตชนิดนี้ ผู้เคยย่ำเท้าไปบนผืนแผ่นดินของอาร์เจนตินาในปัจจุบัน ในยุคครีเตเชียส ไดโนเสาร์ตัวนี้มีนามว่า Patagotitan Mayorum เป็นไดโนเสาร์กืนพืชพันธุ์คอยาวที่มีชีวิตอยู่เมื่อ 102 ล้านปีก่อน ขนาดของมันยาวถึง 120 ฟุต และมีน้ำหนักมากถึง 69 ตัน หรือเทียบเท่ากับน้ำหนักของช้างแอฟริกันจำนวน 12 เชือกรวมกัน ด้วยคุณสมบัติดังกล่าว ส่งผลให้มันเป็นไดโนเสาร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดบนโลกเท่าที่เคยมีมา ใหญ่กว่า Dreadnoughtus ที่ถูกค้นพบก่อนหน้านี้ เมื่อโฮเซ ลูอิส และ ดีเอโก โป นักบรรพชีวินวิทยา จากพิพิธภัณฑ์ Egidio Feruglio Paleontology ค้นพบบางส่วนของฟอสซิลมันเข้า ในฟาร์มแห่งหนึ่งที่ตั้งอยู่ในภูมิภาคพาทาโกเนีย ทางตอนใต้ของอาร์เจนตินา พวกเขารู้ได้ทันทีว่าเจ้าตัวนี้ต้องมีขนาดใหญ่เอามากๆ ทีมนักสำรวจใช้เวลามากกว่า 1 ปี ในการขุดเอาฟอสซิลออกมาอย่างระมัดระวัง เคนเนท ลาโควารา นักบรรพชีวินวิทยาจากมหาวิทยาลัยโรวัน และเป็นผู้ค้นพบ Dreadnoughtus ถึงกับเห็นใจทีมงานเมื่อนึกถึงสิ่งที่พวกเขาต้องทำ “นึกถึงหยาดเหงื่อ แรงงานของพวกเขาสิที่ต้องสูญเสียไปกับการขุดเอากระดูกออกมาจากพื้นดิน ขนย้ายอย่างระมัดระวังที่สุดไปยังพิพิธภัณฑ์” […]

เซลล์พืช และส่วนประกอบภายในเซลล์

โครงสร้างเซลล์พืช มีรูปร่างคงที่ มีความแข็งแรง และมีออร์แกเนลล์พิเศษที่สำคัญต่อกระบวนการสังเคราะห์แสง สำหรับพืชก็ประกอบขึ้นด้วยเซลล์เช่นกัน แต่ส่วนประกอบภายใน เซลล์พืช จะแตกต่างออกไปจากเซลล์สัตว์ ทำให้เซลล์พืชและเซลล์สัตว์มีลักษณะและสมบัติบางอย่างที่แตกต่างกัน โดย โครงสร้างเซลล์พืช ประกอบไปด้วย 1. ผนังเซลล์ (Cell wall) เป็นส่วนที่อยู่ชั้นนอกสุดของเซลล์ จะพบใน เซลล์พืช แต่ไม่พบในเซลล์สัตว์ เป็นโครงสร้างที่กำหนดขอบเขต และรูปร่างของสิ่งมีชีวิต มีหน้าที่เพิ่มความแข็งแรง ค้ำจุนโครงสร้างของเซลล์ ทำให้เซลล์คงรูป และป้องกันการสูญเสียน้ำของเซลล์พืช ในผนังเซลล์ประกอบด้วยเซลลูโลส (Cellulose) และเพกติน (Pectin) 2. เยื่อหุ้มเซลล์ (Cell membrane) ประกอบด้วยฟอสโฟลิพิด (Phospholipid bilayer) และโปรตีนเป็นส่วนมาก ทำหน้าที่ห่อหุ้มส่วนที่เป็นของเหลวและออร์แกเนลล์ภายใน ทั้งยังเป็นเยื่อเลือกผ่าน ควบคุมการเข้าออกของสารต่าง ๆ จากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่เซลล์ 3. นิวเคลียส (Nucleus) มีลักษณะค่อนข้างกลม ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของเซลล์ และการถ่ายทอดพันธุกรรมจากพ่อแม่ไปสู่ลูกหลาน 4. ไซโทพลาซึม (Cytoplasm) เป็นของเหลวที่อยู่ภายในเซลล์ ประกอบด้วยออร์แกเนลล์ และสารประกอบต่าง ๆ […]