Onde e propagazione

Chiudiamo il modulo sugli amplificatori avendo appena imparato a prendere un segnale debole e a consegnarlo forte e pulito, e compiamo adesso il passo che dà il nome a tutta la sezione, perché è qui che l'onda elettromagnetica smette di essere un disegno sulla lavagna e diventa uno strumento di comunicazione, esattamente come prometteva la pagina dedicata ai campi e alle onde, dove corrente e magnetismo si alimentavano a vicenda fino a portare il segnale fuori dal filo. Quando Marconi accese i suoi primi esperimenti molti ritenevano che una trasmissione radio potesse viaggiare soltanto in linea retta, come un raggio di luce che non oltrepassa il colle, e invece le prove dimostrarono che le onde più corte raggiungevano continenti lontani, perché in alto, tra i cinquanta e i cinquecento chilometri di altezza, esiste una coltre di aria rarefatta che rimanda le radioonde come uno specchio rimanda la luce, e in questa pagina seguiremo l'intero viaggio, dalla nascita dell'onda nel circuito oscillante fino ai percorsi ionosferici, al catalogo delle bande e alle regole che decidono chi può parlare su ciascuna frequenza.

Tutto comincia da un circuito che conosci già, l'oscillante con induttanza e capacità che abbiamo incontrato parlando di risonanza, perché un condensatore e una bobina collegati tra loro si scambiano l'energia a ritmo costante, con la carica elettrica accumulata che si converte in campo magnetico e poi ritrova la carica, come un pendolo che trasforma l'altezza in velocità e la velocità di nuovo in altezza, e la frequenza di questo battere dipende dai valori dei due componenti secondo la legge che suona così, la frequenza vale uno diviso per sei virgola ventotto volte la radice quadrata del prodotto tra induttanza e capacità, il che spiega perché bobine grandi e condensatori generosi fanno oscillazioni lente mentre componenti piccoli cantano note acutissime. Nella realtà ogni scambio perde un poco di calore nella resistenza del filo e l'oscillazione si smorza dopo qualche centinaio di giri, così i costruttori accoppiano il circuito risonante a un transistor che preleva una piccola parte del segnale e la restituisce con la giusta fase, un trucco chiamato reazione che sostiene il moto come si sostiene l'oscillazione di un'altalena spingendola a ogni passaggio, e da questa collaborazione nasce l'oscillatore, il cuore pulsante che genera la portante di ogni trasmissione.

L'oscillatore da solo riempie di energia il suo piccolo mondo di fili e piste, e per spedire l'onda oltre il tavolo occorre un'antenna, cioè un conduttore le cui dimensioni siano commisurate alla lunghezza d'onda della corrente che lo attraversa, perché quando il filo misura circa metà onda il circuito va in risonanza, la tensione ai suoi capi cresce enormemente e i campi elettrico e magnetico che la corrente disegna attorno al conduttore diventano così intensi da staccarsi dalla sua vicinanza e viaggiare via nello spazio alla velocità della luce, allontanandosi in tutte le direzioni come cerchi concentrici su uno stagno. Ogni trasmettitore, dal ripetitore del telefono alla stazione radiofonica sul colle, si conclude con un'antenna per questa ragione, e il ricevitore adotta la stessa geometria all'incontrario, perché il campo elettromagnetico che attraversa il filo induce una corrente piccolissima che il resto dell'apparato amplifica fino a farne suono, e la simmetria fra il lancio e la cattura è tanto perfetta che quasi potresti scambiare i due ruoli senza che l'onda se ne accorga.

Il campo elettromagnetico possiede una proprietà che ritroverai ogni volta che giri l'antennina sul retro della radio, ed è la polarizzazione, perché il campo elettrico e quello magnetico restano perpendicolari tra loro in ogni punto dello spazio, e la direzione del campo elettrico rispetto al terreno definisce il piano di polarizzazione, che coincide con il piano in cui giace il filo dell'antenna trasmittente, così un'antenna tesa in verticale irradia un'onda polarizzata verticalmente e una tesa in orizzontale irradia in orizzontale. L'antenna ricevente va orientata come quella trasmittente per un motivo quasi meccanico, dato che il filo risponde con forza soltanto alla componente del campo elettrico che gli corre parallela, esattamente come una corda di chitarra risponde a una vibrazione soltanto quando la spinta avviene lungo il suo asse, e per questo ruotando l'antennina di novanta gradi puoi schiacciare una stazione disturbata o ravvivarne una debole. In Italia le emittenti in modulazione di frequenza usano in genere l'antenna orizzontale e quelle in modulazione di ampiezza quella verticale, e l'onda che si appoggia al terreno viaggia per giunta polarizzata verticalmente, un dettaglio che capirai appieno fra poche pagine.

Una volta lanciata, l'onda incontra la sua prima nemica, la geometria pura, perché l'energia irradiata si distribuisce sulla superficie di una sfera che cresce a ogni chilometro e la potenza che attraversa un metro quadrato cala con il quadrato della distanza, così il manuale di radiotecnica calcola che se a un chilometro dal trasmettitore il campo vale cento millivolt al metro, a due chilometri ne vale cinquanta e a cento chilometri ne vale uno solo, e ragionando in potenza il conto è ancora più severo, visto che raddoppiare la distanza significa dividere per quattro la densità di energia disponibile, come una torta che dovrebbe sfamare tavoli sempre più lunghi. Questa legge spiega con una formula sola perché le stazioni lontane suonano deboli, perché il ripetitore del telefono deve stare vicino alle case e perché gli ingegneri preferiscono alzare l'antenna anziché aumentare la potenza, e nella pratica la perdita vera risulta spesso perfino maggiore, perché le molecole dell'aria assorbono un poco e il terreno ruba un poco, con la conseguenza che coprire il doppio della distanza può chiedere anche dieci volte l'energia.

Esiste però un modo elegante di disobbedire in parte al quadrato della distanza, ed è dirigere l'energia invece di spargerla, perché un'antenna fatta di più elementi, con un riflettore dietro e direttori davanti, concentra il fascio in una direzione privilegiata e lascia il resto del cielo al silenzio, e il risultato si misura con la potenza irradiata effettiva, cioè la potenza che un ipotetico trasmettitore che sparpagliasse dappertutto allo stesso modo dovrebbe erogare per produrre lo stesso campo nella direzione scelta. Il manuale propone un bilancio da incorniciare, con un ricetrasmettitore che eroga cento watt, un dispositivo di accoppiamento che ne brucia due decibel, un cavo di discesa che ne assorbe uno e mezzo e un'antenna direttiva che ne guadagna tredici e mezzo, e sommando perdite e guadagni con i segni giusti il conto chiude a più dieci decibel, che equivalgono a dieci volte la potenza nella direzione di massima irradiazione, cioè l'effetto di mille watt spesi con saggezza anziché con forza bruta. Proprio per rendere questi conti rapidi come una riga di addizioni nasce l'unità di misura che raccontiamo adesso.

Il decibel è un'unità nata per comodità di calcolo e per somiglianza con l'orecchio, perché il nostro udito giudica i suoni secondo i rapporti anziché secondo le differenze, e misurare un guadagno come il logaritmo del rapporto fra potenza in uscita e potenza in ingresso trasforma ogni moltiplicazione in una somma, così il bilancio dell'antenna diventa una fila di numeri da sommare al posto di una catena di frazioni da moltiplicare. La regola pratica si impara in un minuto, dato che tre decibel in più raddoppiano la potenza e tre decibel in meno la dimezzano, dieci decibel la moltiplicano per dieci e venti decibel per cento, e con questi mattoni ricostruisci ogni valore, così tredici decibel sono dieci più tre, cioè venti volte, e infatti il manuale arrotonda i tredici e mezzo della sua antenna a quasi esattamente venti volte. Quando il rapporto viene preso rispetto a un milliwatt l'unità acquista una m finale e diventa dBm, con lo zero fissato a un milliwatt, i dieci corrispondenti a dieci milliwatt, i venti a cento milliwatt e i trenta a un intero watt, e se un giorno installerai una rete domestica vedrai gli strumenti segnalare livelli come meno sessanta dBm, cioè un milionesimo di milliwatt, che un buon ricevitore trova ancora perfettamente leggibile.

Per muoverti con sicurezza nello spettro radio ti servono due chiavi gemelle che raccontano la medesima onda con accenti diversi, la frequenza e la lunghezza d'onda, legate dalla velocità della luce pari a trecento milioni di metri al secondo, perché dividendo questa cifra per la frequenza espressa in hertz ottieni la lunghezza d'onda in metri, e chi progetta le antenne ragiona in metri mentre chi regola gli apparati ragiona in hertz, senza mai litigare. Il manuale di radiotecnica divide lo spettro in gradini che salgono di dieci alla volta e porta nomi latini che ogni radioamatore ripete a memoria, dalle frequenze molto basse, indicate con le lettere VLF e comprese fra dieci e trenta kilohertz, alle frequenze basse o LF da trenta a trecento kilohertz, alle medie o MF da trecento kilohertz a tre megahertz, alle alte o HF da tre a trenta megahertz, alle molto alte o VHF da trenta a trecento megahertz, alle ultra alte o UHF da trecento megahertz a tre gigahertz, alle super alte o SHF da tre a trenta gigahertz e alle estremamente alte o EHF da trenta a trecento gigahertz, otto caselle che coprono tutto, dalle voci dei sottomarini fino ai raggi dei radar moderni, oltre le quali lo spettro radio cede il passo all'infrarosso, alla luce visibile e poi ai raggi X.

La tradizione italiana, figlia delle lunghe notti di ascolto davanti al ricevitore, chiama queste regioni con nomi poetici presi in prestito dalla lunghezza d'onda, così le onde lunghe occupano da centocinquanta a cinquecento kilohertz, le onde medie da cinquecento a millecinquecento kilohertz, le onde corte da uno e mezzo a trenta megahertz, e proseguendo trovi le onde cortissime da trenta a trecento megahertz, le ultracorte da trecento megahertz a tre gigahertz, le supercorte da tre a trenta gigahertz e le extracorte da trenta a trecento, una nomenclatura che convive felicemente con quella latina e che i tecnici anziani usano ancora d'istinto. Nelle frequenze molto basse e basse, dove un'onda misura più di un chilometro, abitano i segnali che devono viaggiare lontano senza fretta, come i richiami verso le navi, i messaggi per i sottomarini e i segnali di radionavigazione, e qui l'onda di terra fa il lavoro principale seguendo i contorni del pianeta, mentre gli strati più bassi della ionosfera rinforzano appena la ricezione, come racconta il manuale, che assegna a questa regione il compito silenzioso di coprire distanze immense con antenne altrettanto immense.

Nelle onde medie, comprese fra i trecento kilohertz e i tre megahertz secondo la scala latina, con la radiodiffusione stipata tra i cinquecento e i millecinquecento kilohertz, trovi la casa della radio che ascolti in automobile, quella in modulazione di ampiezza che ricevi meglio dopo l'imbrunire, e il motivo di quel regalo serale è racchiuso nella ionosfera, perché di giorno lo strato più basso assorbe queste frequenze e confina ogni emittente alla sua regione, mentre dopo il tramonto lo strato si sfalda, le onde medie rimbalzano e la stessa manopola raccoglie capitali lontane che il pomeriggio tacevano del tutto. Le onde medie convivono con le onde lunghe nel cuore delle ricezioni domestiche, e se possiedi una vecchia radio a valvole con le sigle AM e SW sul quadrante possiedi anche la macchina del tempo perfetta per gli esperimenti di più avanti, dato che basterà ruotare un selettore per attraversare mezzo secolo di storia delle comunicazioni senza alzarti dalla poltrona.

Le onde corte, da uno e mezzo a trenta megahertz, sono il regno della sorpresa e dei collegamenti impossibili, perché qui l'ionosfera restituisce il segnale al suolo con rimbalzi che possono ripetersi più volte attorno al pianeta, e abitano questa regione le emittenti internazionali che parlano a continenti interi, i servizi aeronautici e marittimi di lunga percorrenza e soprattutto i radioamatori, che la considerano la loro dimora naturale, con bande concesse da un virgola otto megahertz in su, i cui soprannomi, centosessanta metri, ottanta metri, quaranta metri, venti metri, quindici metri e dieci metri, derivano dalla lunghezza d'onda centrale di ciascuna fetta, come ti sei già abituato a ragionare dividendo trecento per la frequenza. Il manuale annota che sotto i dieci megahertz i collegamenti possono raggiungere poche migliaia di chilometri a tutte le ore, mentre attorno ai quindici megahertz due stazioni possono sentirsi fino agli antipodi, specialmente nelle sere d'estate, una frase che suona come un invito e che prenderà significato completo quando avremo spiegato gli strati riflettenti.

Salendo nelle onde cortissime, da trenta a trecento megahertz, entri nel mondo che vedi e tocchi ogni giorno, perché qui abita la radio in modulazione di frequenza, con le sue emittenti fra gli ottantotto e i centootto megahertz, qui stazionava la vecchia televisione analogica prima del passaggio al digitale, qui parlano gli aerei con le torri di controllo e i taxi con la centrale, e qui i radioamatori custodiscono la banda dei due metri, così chiamata perché a centoquarantaquattro megahertz l'onda misura poco più di due metri. Questa regione vive di visuale diretta e di antenne sui tetti, e le sue frequenze attraversano l'ionosfera senza rimbalzi, il che la rende affidabile come un filo e limitata come l'orizzonte, con i ripetitori piazzati sulle alture che fungono da staffetta fra le valli, e sarà proprio il comportamento docile di queste onde a rendere così istruttiva la prova delle tacche del segnale che farai in casa.

Da trecento megahertz a tre gigahertz le onde ultracorte diventano decimetriche, così corte da vedersi assegnare anche i nomi dei centimetri, e qui si concentra la folla moderna delle comunicazioni quotidiane, con il telefono cellulare che salta di banda in banda seguendo le licenze nazionali, il wireless domestico intorno ai due virgola quattro gigahertz, il bluetooth che collega cuffie e stampanti, la televisione digitale terrestre e i piccoli walkie-talkie da campeggio, tutti vicini di frequenza come le case di un borgo antico, e tutti obbligati a rispettare potenze e canali scritti nel regolamento. A queste altezze l'antenna si riduce a pochi centimetri stampati sul circuito, i muri cominciano a pesare come veri ostacoli e il progettista ragiona in decibel e in dBm con la disinvoltura di chi conta le dita, abitudini che riconoscerai nella prova pratica in cui camminerai per le stanze guardando le tacche del ricevitore.

Oltre i tre gigahertz, dove la lunghezza d'onda scende sotto i dieci centimetri, cominciano le frequenze super alte ed estremamente alte, dette anche microonde nella parlata comune, e qui trovi i radar dell'aeroporto e della polizia stradale, i ponti radio che collegano le antenne dei gestori, le televisioni via satellite con le loro parabole puntate a un punto fisso del cielo, le reti wireless moderne intorno ai cinque gigahertz, i forni a microonde che scaldano la cena poco lontano dalla frequenza del wireless più vecchio, e più su ancora i radar anticollisione delle automobili verso i settantasette gigahertz. Il manuale chiude il quadro a trecento gigahertz, dove l'onda misura un millimetro e lo spettro radio si consegna all'infrarosso, alla luce visibile e ai raggi X, ricordandoti che tutto questo immenso arco, dal sussurro di un sottomarino ai raggi che scandagliano le nuvole, è lo stesso fenomeno fisico dell'oscillatore del primo paragrafo, ripetuto a scale diverse.

Nella regione delle onde cortissime e oltre la ionosfera diventa sostanzialmente trasparente, come avverte il manuale, e smette di restituire le onde, così il viaggio segue la visuale diretta, detta line of sight in inglese, e l'orizzonte smette di essere una metafora per diventare un muro vero, perché la Terra è curva e l'antenna più alta vede più lontano, con una regola che conviene fissare subito, la distanza dell'orizzonte radio in chilometri cresce circa come quattro volte la radice quadrata dell'altezza dell'antenna in metri, così un'antenna a nove metri spia fino a dodici chilometri circa, una a cento metri fino a quaranta, e la torre di una collina allunga lo sguardo oltre quello dell'occhio, grazie a una rifrazione che piega lievemente i raggi verso il suolo. Per questo le antenne dei telefoni stanno sui tetti, i ripetitori si arrampicano sulle alture e una telefonata in automobile si spegne dolcemente dopo l'ultima curva, ed è la stessa ragione per cui coprire un paese intero richiede antenne riceventi alte, libere e ben orientate verso il trasmettitore.

Il cofano che copre il mondo delle onde medie e corte si chiama ionosfera ed è una regione di aria rarefatta compresa fra i cinquanta e i cinquecento chilometri di altezza, dove la radiazione solare strappa elettroni alle molecole che incontra e le trasforma in specie ionizzate che tendono a ricombinarsi, un equilibrio continuo tra luce e oscurità che il manuale descrive come una distribuzione a strati, con lo strato D fra i cinquanta e i novanta chilometri, poco decisivo nel deviare le onde alte, lo strato E fra i cento e i centocinquanta chilometri, influente sui collegamenti a lunga distanza, e lo strato F fra i duecento e i quattrocento chilometri, protagonista delle comunicazioni notturne, mentre per le frequenze più elevate tutti questi strati diventano finestre di vetro e l'onda passa oltre verso lo spazio. Il comportamento di queste lastre ionizzate dipende dal Sole attraverso tre manopole, l'ora del giorno, che accende e spegne gli strati, la stagione, che inclina i raggi, e il ciclo delle macchie solari, che in circa undici anni apre e chiude stagioni intere di buona propagazione, e chi impara a leggere questi segnali impara a prevedere dove l'onda arriverà.

Durante il giorno lo strato D, denso di elettroni liberi, assorbe le onde medie e impedisce loro la risalita, così ogni emittente si limita alla sua regione coperta dall'onda di terra, ma dopo il tramonto il D si ricompone rapidamente, la scena resta allo strato E e le frequenze che di giorno erano soffocate cominciano a rimbalzare, ed ecco spiegato l'arcano per cui una stazione sui mille kilohertz si sente lontana la notte e vicina il giorno, a riprova che lo specchio in cielo si alza e si abbassa con il sole. Le onde corte giocano la stessa partita con energia maggiore, e l'antenna che irradia verso l'alto con un angolo opportuno manda l'onda fino allo strato F, che la rimanda a terra centinaia o migliaia di chilometri più in là, dove può rimbalzare di nuovo, e con salti successivi il segnale fa il giro del pianeta, mentre tra il punto più lontano toccato dall'onda di terra e il punto più vicino raggiunto dall'onda riflessa resta una fascia muta chiamata zona di silenzio, in cui quella frequenza non si riceve. Il manuale definisce poi la massima frequenza usabile, abbreviata in MUF, come il valore più alto che lo strato riesce a restituire, e consiglia di lavorare appena al di sotto di essa per ottenere i collegamenti più lunghi con la minima attenuazione, un'arte che i radioamatori esercitano ogni giorno con pazienza e taccuino.

La troposfera, il pianterreno dell'atmosfera dove viviamo, di norma si limita a condurre l'onda in visuale, ma in certe condizioni fisiche e meteorologiche, specie sul mare, il gradiente di temperatura si capovolge e la discontinuità diventa uno specchio che rimbalza le frequenze alte, aprendo condotti d'onda capaci di tragitti altrimenti impossibili, un fenomeno che il manuale elenca fra le anomalie propagative, accanto alla riflessione sporadica dello strato E, quando polveri metalliche ionizzate dai venti dell'alta atmosfera si addensano nella bella stagione e restituiscono per brevi periodi perfino le onde ultracorte oltre ogni aspettativa, e alle riflessioni aurorali dei cieli polari, dove il campo magnetico terrestre in subbuglio favorisce il ritorno di segnali a frequenza alta e potenza minima. Questi effetti di super-rifrazione regalano giornate memorabili agli ascoltatori curiosi, e conviene goderli con la giusta prudenza, perché sono rari, imprevedibili e destinati a svanire dopo poche ore, e nessun impianto serio può contare su di essi per lavorare tutti i giorni.

Anche quando la propagazione si comporta da galantuomo, il segnale giunge spesso per due strade diverse, perché al ricevitore arrivano insieme l'onda diretta e l'onda riflessa dopo percorsi di lunghezza diversa, e le due si sommano con sfasamenti che cambiano da istante a istante, così l'intensità risultante si alza e si abbassa lentamente oppure a scatti, e questo respiro si chiama affievolimento, parola che traduce il termine inglese fading, e che hai già udito in automobile quando il telefono perde il segnale per un tratto e lo ritrova dopo il cavalcavia, perché due cammini che differiscono di pochi metri possono passare da una somma fortissata a una cancellazione quasi perfetta. Quando le varie frequenze che compongono il messaggio vengono smorzate in modo diverso l'effetto si dice selettivo e deforma il suono con fischi e vuoti, e i ricevitori veri installano un circuito automatico di regolazione del guadagno che alza il volume quando il segnale cala e lo abbassa quando ritorna, per risparmiare alle tue orecchie il continuo tirare e mollare della propagazione.

Nelle città il viaggio per più cammini, che gli addetti chiamano multipath, diventa lo stile di vita delle onde ultracorte, perché muri, vetrate e palazzi riflettono le frequenze alte come specchi curvi, e il ricevitore si trova a sommare un'onda diretta, una sbalzata da un cortile interno e una riflessa da una facciata lontana, con effetti che la vecchia televisione analogica mostrava senza pudore come immagini fantasma accanto a quella vera, sfasate di una frazione di secondo. Anche la musica in cuffia ne risente quando cammini, e le reti moderne convivono con il fenomeno adattando la ricezione molte volte al secondo, mentre tu puoi osservarlo in forma leggerissima muovendo il telefono di un palmo sul tavolo della cucina e guardando le tacche del segnale danzare, un piccolo laboratorio di interferenza che funziona a ogni pasto e che richiede soltanto uno sguardo attento.

Lo spettro radio è un bene comune raro e conteso, per questo ogni paese lo amministra con leggi precise, in Italia attraverso il ministero competente che assegna a ciascun servizio le sue frequenze e le sue regole, e a livello mondiale le conferenze dell'unione internazionale delle telecomunicazioni aggiornano il grande registro, così accanto alla radiodiffusione, all'aeronautica e alla marina esiste il servizio amatoriale, un cittadino onorato dello spettro aperto a chi supera un esame e riceve una patente con il proprio nominativo, e i radioamatori chiamano bande le fette concesse loro, dai centosessanta metri ai settanta centimetri, comprese quelle nate dalle conferenze mondiali e per questo soprannominate WARC, dieci, diciotto e ventiquattro megahertz, le cui modalità di propagazione stanno a metà strada fra quelle delle bande classiche vicine. Le prove di questa pagina restano tutte in ricezione e perciò restano libere e lecite per chiunque, mentre trasmettere fuori dalle frequenze assegnate è un illecito che può disturbare ambulanze, aerei e reti di emergenza, e la prudenza qui supera il consiglio scritto sui cartelli per diventare la regola prima del mestiere.

L'ultimo personaggio della storia è il rumore, cioè ogni segnale indesiderato che bussa alla porta del ricevitore, e viene in due famiglie, quella atmosferica, che regala i colpi secchi dei temporali lontani e il fruscio crescente d'estate descritto dal manuale come disturbo stagionale, e quella artificiale, fatta di dimmer, motori elettrici, alimentatori e apparecchi di rete, che sporca con particolare ostinazione le onde medie e corte delle case moderne. Ciò che decide se una comunicazione vive o muore è il rapporto segnale rumore, il confronto fra il messaggio desiderato e il frastuono di fondo, e funziona come una conversazione a una festa, perché il giudice finale è quanto la voce del tuo interlocutore superi il brusio circostante, a prescindere dal volume assoluto, e per questo i ricevitori migliori puntano alla pulizia anziché alla potenza, e per questo un segnale debole, se il rumore è più debole ancora, arriva a destinazione leggibile come una lettera scritta con inchiostro chiaro su carta chiara.

La prosa ti ha consegnato la mappa, e adesso camminiamoci sopra con sei prove pratiche ordinate dal più semplice al più articolato, tutte alla portata di una casa comune e tutte in ascolto o in calcolo, così nessuna richiede patenti, saldature o avvicinamenti alla presa di corrente, perché la sola elettricità che incontrerai sarà quella delle batterie già dentro i tuoi apparecchi, e l'unico rischio reale sarà quello di restare incantato a vagliare la scala delle frequenze dopo il tramonto, con le cuffie sulle orecchie, il taccuino in mano e la sveglia del giorno dopo leggermente compromessa.

Prendi carta e penna per il primo esperimento, che è puro calcolo, e verifica con le tue mani la divisione della velocità della luce per la frequenza, partendo da una stazione radiofonica in modulazione di frequenza sintonizzata intorno ai cento megahertz, per la quale trecento milioni di metri al secondo diviso cento milioni di hertz fa tre metri esatti di lunghezza d'onda, esattamente la metà dei sei metri di un dipolo classico che la riceverebbe al meglio. Passa poi alla rete wireless di casa, che lavora intorno ai due virgola quattro gigahertz, cioè duemilatrecento megahertz, e qui trecento diviso duemilatrecento fa zero virgola centoventicinque metri, cioè dodici centimetri e mezzo, poco più della diagonale di un quadratino di quaderno ripiegato, e rifai infine il conto per i sette megahertz della banda dei quaranta metri, che regalano circa quarantatré metri di onda, così il soprannome dei radioamatori ti risulterà evidente e la formula resterà scritta nella memoria con la tua stessa penna.

Per il secondo esperimento serve una radio in modulazione di ampiezza sintonizzabile sulle onde medie e un taccuino diviso in due colonne, e dovrai ascoltare la stessa banda due volte, la prima nel primo pomeriggio, con il sole alto, e la seconda un'ora dopo il tramonto, segnandoti per ciascuna stazione il nome, la frequenza e la qualità del segnale, e quasi certamente constaterai che di giorno predominano le emittenti regionali nitide, mentre dopo il calar del sole la manopola si popola di voci lontane, accenti stranieri e stazioni che il pomeriggio sembravano fantasmi. Conta quante stazioni distanti riesci a riconoscere dopo l'imbrunire e confronta il numero con quello del pomeriggio, e quando rileggerai questo capitolo saprai ricondurre ogni nuova voce alla ricombinazione dello strato D e al riflesso dello strato E, trasformando un passatempo da poltrona in una misura di laboratorio sulla ionosfera.

Il terzo esperimento si svolge in movimento e sfrutta il telefono o il portatile, perché ti basterà osservare le tacche del segnale wireless mentre ti allontani dal router camera dopo camera, e poi scendere le scale verso il garage o il ripostiglio, annotando dopo quanti muri e dopo quale angolo il segnale perde una tacca, e ripetendo il giro con una rete a cinque gigahertz se il tuo apparecchio la offre, per scoprire con le gambe che le frequenze più alte attraversano i muri con maggiore fatica di quelle più basse. Puoi chiudere la prova guardando le tacche del telefono cellulare durante una passeggiata nel quartiere, immaginando l'orizzonte radio delle celle e le antenne sui tetti che ti passano il testimone di mano in mano, e ragionando su quanta strada faccia un segnale che deve vestirsi di tre muri e una lastra per arrivare fino a te.

Il quarto esperimento confronta due stazioni in modulazione di frequenza, una vicina e una lontana, e ti chiede di ascoltarle a volume uguale un giorno dopo l'altro, riflettendo sul perché la lontana sembri viva quando il cielo è limpido e sbiadita dopo la pioggia, e su come il quadrato della distanza spieghi da solo gran parte della differenza, visto che se la stazione vicina sta a dieci chilometri e quella lontana a cento, la seconda chiede all'etere cento volte la potenza della prima per arrivare con la stessa forza, ragionamento che puoi verificare appoggiando i nomi e le frequenze delle due emittenti su una cartina e misurando i chilometri con la scala. Approfitta dello stesso ascolto per notare dove stanno le antenne trasmittenti, quasi sempre su un colle o su una torre, e collega l'altezza all'orizzonte radio del paragrafo dedicato, così due idee della pagina si salderanno in un'unica immagine mentale.

Il quinto esperimento ti manda dietro la radio, dove spesso si nasconde un'antennina snodata o un dipolo pieghevole, e ti invita a ruotarla lentamente mentre ascolti una stazione debole in modulazione di frequenza, osservando come il volume salga e scenda con l'orientazione, perché quel filo è un'antenna orientabile che sintonizza la geometria giusta dell'onda, e cercando con pazienza l'incidenza migliore del campo elettrico sulla sua lunghezza fai esattamente ciò che fa ogni ricevitore professionale, solo con le dita al posto dei motori. Prova poi ad appoggiare l'antenna in orizzontale e in verticale durante lo stesso brano, ricordando che le emittenti FM italiane irradiano in genere in orizzontale, e verifica se l'orecchio riesce a confermare la lezione della polarizzazione, magari ripetendo il gioco con una stazione in modulazione di ampiezza e la sua antenna verticale, per sentire con le proprie mani una differenza che la teoria racconta in astratto.

Il sesto e ultimo esperimento si svolge nel browser, cercando una mappa delle bande di frequenza pubblicata da un ente nazionale o da un'università, e ti chiede di segnarti in una tabella personale, che puoi disegnare sull'ultima pagina del taccuino, quali frequenze usano il tuo telefono cellulare, la rete wireless, il bluetooth, la radio di casa e il telecomando del televisore, scoprendo con sorpresa che tutti abitano in caselle diverse dello stesso condominio e che ognuno paga il suo affitto in regole e in decibel. Confronta infine la tua piccola mappa con quella grande del manuale, e prova a pronunciare ad alta voce il nome italiano e quello latino di ciascuna regione che tocchi con il dito, onde medie oppure MF, onde corte oppure HF, perché dare due nomi alla medesima cosa è il primo passo per sentirsi a casa nello spettro.

Questa pagina attinge soprattutto al panorama delle frequenze che chiude la prima parte e al capitolo sulla propagazione delle onde radio del libro Radiotecnica per radioamatori di Nerio Neri, con la ripresa del circuito risonante e della polarizzazione presa dai capitoli dedicati alle antenne e con l'esempio del bilancio in decibel preso proprio dal manuale, mentre la tabella delle bande e i comportamenti giorno e notte delle onde medie seguono la trattazione dell'autore quasi passo per passo. Ora che sai come l'onda nasce nel circuito oscillante, come si veste di polarizzazione, come cade di intensità col quadrato della distanza e come rimbalza sugli strati del cielo, il gradino successivo del percorso guarda il punto esatto in cui il filo incontra l'etere, cioè l'antenna, con le sue linee di trasmissione e i suoi trucchi per convogliare l'energia, e la prossima pagina è dedicata proprio alle antenne e alle linee di trasmissione, che puoi raggiungere da qui quando ti senti pronto a salire sul tetto.