Радіохвилі
Передачі довгохвильових мовних станцій можна приймати на відстані до декількох тисяч кілометрів, причому рівень сигналу зменшується плавно, без стрибків. Середньохвильові станції чутні в межах тисячі кілометрів. Що ж до коротких хвиль, то їх енергія різко убуває у міру видалення від передавача. Цим пояснюється той факт, що на зорі розвитку радіо для зв'язку в основному застосовувалися хвилі від 1 до 30 км. Хвилі коротше 100 метрів взагалі вважалися непридатними для телекомунікації.
Проте подальші дослідження коротких і ультракоротких хвиль показали, що вони швидко затухають, коли йдуть у поверхні Землі. При напрямі випромінювання вгору, короткі хвилі повертаються назад.Ще в 1902 англійського математика Олівер Хевісайд (Oliver Heaviside) і американський інженер-електрик Артур Едвін Кеннеллі (Arthur Edwin Kennelly) практично одночасно передбачили, що над Землею існує іонізований шар повітря – природне дзеркало, що відображає електромагнітні хвилі. Цей шар був названий іоносферою. Іоносфера Землі повинна була дозволити збільшити дальність розповсюдження радіохвиль на відстані, що перевищують пряму видимість. Експериментально це припущення було доведено в 1923. Радіочастотні імпульси передавалися вертикально вгору і приймалися сигнали, що повернулися. Вимірювання часу між посилкою і прийомом імпульсів дозволили визначити висоту і кількість шарів віддзеркалення.
Відобразившись від іоносфери, короткі хвилі повертаються до Землі, залишивши під собою сотні кілометрів «мертвої зони». Долетівши до іоносфери і назад, хвиля не «заспокоюється», а відображається від поверхні Землі і знов спрямовується до іоносфери, де знову відображається і т.д. Так, багато разів відображаючись, радіохвиля може кілька разів осягнути земну кулю.
Встановлено, що висота віддзеркалення залежить в першу чергу від довжини хвилі. Чим коротша хвиля, тим на більшій висоті відбувається її віддзеркалення і, отже, більше «мертва зона». Ця залежність вірна лише для короткохвильової частини спектру (приблизно до 25–30 Мгц). Для коротших хвиль іоносфера прозора. Хвилі пронизують її наскрізь і йдуть в космічний простір.
Радіохвилі УКВ діапазону по властивостях більшою мірою нагадують світлові промені. Вони практично не відображаються від іоносфери, дуже трохи огинають земну поверхню і розповсюджуються в межах прямої видимості. Тому дальність дії ультракоротких хвиль невелика. Але в цьому є певна перевага для радіозв'язку. Оскільки в діапазоні УКВ хвилі розповсюджуються в межах прямої видимості, то можна розташовувати радіостанції на відстані 150–200 км один від одного без взаємного впливу. А це дозволяє багато разів використовувати одну і ту ж частоту сусіднім станціям.
Властивості радіохвиль діапазонів ДЦВ і 800 Мгц ще ближчі до світлових променів і тому володіють ще однією цікавою і важливою властивістю. Пригадаємо, який влаштований ліхтарик. Світло від лампочки, розташованої у фокусі рефлектора, збирається у вузький пучок променів, який можна
послати в будь-якому напрямі. Приблизно те ж саме можна виконати і з високочастотними радіохвилями. Можна їх збирати дзеркалами-антенами і посилати вузькими пучками. Для низькочастотних хвиль таку антену побудувати неможливо, оскільки дуже великі були б її розміри (діаметр дзеркала повинен бути набагато більше, ніж довжина хвилі). Можливість направленого випромінювання хвиль дозволяє підвищити ефективність системи зв'язку.
Пов'язано це з тим, що вузький промінь забезпечує менше розсіювання енергії в побічних напрямах, що дозволяє застосовувати менш могутні передавачі для досягнення заданої дальності зв'язку. Направлене випромінювання створює менше перешкод іншим системам зв'язку, що знаходяться не в створі променя.
При прийомі радіохвиль також можуть використовуватися достоїнства направленого випромінювання. Наприклад, багато хто знайомий з параболічними супутниковими антенами, що фокусують випромінювання супутникового передавача в крапку, де встановлений приймальний датчик. Застосування направлених приймалень антен в радіоастрономії дозволило зробити безліч фундаментальних наукових відкриттів. Можливість фокусування високочастотних радіохвиль забезпечила їх широке застосування в радіолокації, радіорелейному зв'язку, супутниковому віщанні, бездротовому
Необхідно відзначити, що із зменшенням довжини хвилі зростає їх загасання і поглинання в атмосфері. Зокрема на розповсюдження хвиль коротше 1 см починають впливати такі явища як туман, дощ, хмари, які можуть стати серйозною перешкодою, що сильно обмежує дальність зв'язку.