Un expert explica: Per què una connexió a Internet esdevé poc fiable sota la pluja?

Per què la teva connexió a Internet no és fiable i el teu mòbil comença a donar problemes quan plou? El motiu rau en la naturalesa de la força elèctrica i en les maneres en què el mal temps en altera el funcionament.

En una carretera de Nova Delhi el 28 d'agost de 2020. (Foto exprés: Amit Mehra)

A mesura que el monsó comenci a retirar-se oficialment, molts a l'Índia estaran desitjant una mica d'alleujament d'un fenomen que s'han esperat sempre que plogui: les connexions a Internet es tornen inestables i les xarxes de telefonia mòbil es deterioren. Per què passa això?

A la dècada de 1860, el físic escocès James Maxwell va predir l'existència d'un nou tipus d'ones 'electromagnètiques' que viatgen a una velocitat d'aproximadament 300 milions de metres/segon. Un parell de dècades després, Heinrich Hertz va verificar experimentalment la teoria de Maxwell i, el 1895, Sir Jagadish Chandra Bose va demostrar per primera vegada la comunicació sense fil amb ones electromagnètiques a una distància de 23 metres a Calcuta, establint les bases d'un sistema modern de comunicació.

Per entendre com ens comuniquem o enviem missatges avui a través d'Internet a través dels continents, i després com s'interromp aquesta comunicació, primer hem d'entendre la naturalesa fonamental de la força elèctrica.

Varun Makhija és professor adjunt de física a la Universitat de Mary Washington.

Els electrons en la comunicació

Hi ha tres blocs de construcció fonamentals o 'maons de Lego' que la natura fa servir per fer tota la matèria: dos tipus de quarks i l'electró. Per als nostres propòsits, hem de parlar només de l'electró.

fem un acord repartint salaris

Tota la matèria està formada per molts, molts electrons. Com els altres maons de Lego, els electrons tenen una propietat anomenada massa, que indica amb quina força actua la força gravitatòria sobre ells i, per tant, està directament relacionada amb el seu pes.

Una altra propietat dels electrons anomenada càrrega elèctrica indica amb quina força actua la força elèctrica sobre ells. La càrrega de l'electró també decideix la força de la força elèctrica que apliquen sobre altres objectes que també tenen càrrega (com els altres dos maons Lego, per exemple). Aquesta força, com la força de la gravetat, actua a distància. Així doncs, dos electrons separats per una llarga distància apliquen forces elèctriques sense fer mai contacte. Com que un electró està carregat, l'espai que l'envolta s'omple d'un camp elèctric.

Si t'imagines que un electró viu en un oceà que crea, pots, si mous l'electró, iniciar una ona en aquest oceà. Això és similar a llançar una pedra en un estany quiet, que crea ondulacions que s'allunyen d'ell. Quan aquesta ona passa per un altre electró que passa a estar a l'oceà del nostre electró, aquest altre electró rebotarà cap amunt i cap avall, com ho faríeu quan una ona oceànica us envolta.

Així és com ens comuniquem. Una ona electromagnètica s'inicia en algun lloc movent els electrons, que després s'envaeix sobre els electrons en algun lloc llunyà. La paraula 'senyal' significa específicament ones electromagnètiques. Els electrons dels ulls també poden respondre a aquestes ones, sempre que la longitud d'ona (la distància entre els pics de l'ona) estigui dins d'un rang específic. En aquest rang de longitud d'ona particular, les ones electromagnètiques són visibles per a nosaltres; són lleugers! La forma més bàsica de comunicació a llarga distància, fent parpellejar una llum brillant i utilitzar codi Morse, utilitza la transferència d'ones electromagnètiques d'un lloc a un altre.

Explicació expressaara està en marxaTelegrama. Feu clic aquí per unir-te al nostre canal (@ieexplained) i mantenir-se al dia amb les últimes novetats

Fibres òptiques i la pluja

Aquests conceptes ens equipen per entendre l'única manera de comunicació que ja importa, Internet. Es tracta bàsicament d'una vasta xarxa d'ordinadors a tot el món que poden transferir ones electromagnètiques entre si i, per tant, comunicar-se.

Hi ha dues maneres principals de transportar ones: mitjançant fibra òptica i torres cel·lulars (mitjançant enllaç per satèl·lit). Les fibres òptiques són barres de vidre llargues i primes de menys gruix que el cabell humà. La llum està confinada a la vareta a causa del fenomen de reflexió interna total. Quan la llum que viatja d'un medi més dens a un de menys dens (per exemple, del vidre a l'aire) arriba a la superfície entre dos medis transparents en un angle crític, es reflecteix completament cap al medi més dens. D'aquesta manera, les ones electromagnètiques queden atrapades dins de la fibra i recorren la longitud d'aquesta. Empalmar o unir centenars de milers de quilòmetres de fibres juntes i enterrar-les sota terra o sota el mar, permet la comunicació a tot el món. Les ones electromagnètiques utilitzades per a la comunicació (ones infrarojes) són generades per làsers, i tenen una longitud d'ona una mica més gran que la de la llum visible, de manera que ens són invisibles.

La xarxa de fibra òptica a l'Índia va ser iniciada per VSNL i actualment és propietat i desenvolupada per Tata Communications. Tots els proveïdors de serveis d'Internet es connecten d'alguna manera a aquesta xarxa de 'nivell 1' i, finalment, a casa teva. Aquestes connexions secundàries no són necessàriament òptiques, i impliquen diversos components elèctrics. (Nota: els cables elèctrics transfereixen electrons en lloc d'ones electromagnètiques, però això és un tema per a un altre dia!) També es necessiten components elèctrics a tota la xarxa de fibra òptica per amplificar i encendre i apagar la llum per a les comunicacions digitals.

La pluja monsònica podria interrompre aquesta xarxa subterrània de moltes maneres. La combinació d'aigua que s'infiltra al terra i esllavissades de terra pot danyar els diferents components elèctrics de la xarxa o causar danys físics en llocs on les fibres s'uneixen entre si.

gran alçada de sean

També pot haver-hi danys similars o talls d'alimentació en llocs intermedis, on el vostre proveïdor de serveis local es connecta a la xarxa òptica de nivell 1 i després a casa vostra. La fibra té un nucli, un revestiment i un recobriment protector de plàstic i es manté en un recinte protector estanc, de manera que la transmissió del senyal es veu menys afectada per la pluja. El recobriment s'elimina mentre s'uneixen dues fibres. Als llocs on comencen o acaben les fibres (conegudes com a 'caixes d'empalme') hi ha la possibilitat que les fibres estiguin exposades a l'aigua de pluja, provocant una reducció de la força del senyal. A més, les molècules d'aigua poden trobar un camí a través de microesquerdes a les fibres, afectant eventualment la vida de la fibra.

No et perdis Explained | Les 13 bombolles d'aire de l'Índia i qui pot viatjar a aquests països

Telèfons mòbils sota la pluja

patrimoni net de mac miller

Quan el vostre telèfon mòbil està connectat a Internet, les ones electromagnètiques viatgen des del vostre dispositiu a través de l'aire fins a una torre mòbil. Podríeu pensar en això com una antena gegant. Els electrons d'aquesta antena reboten amunt i avall. Quan ho fan, produeixen les seves pròpies ones electromagnètiques, que viatgen a una ubicació central gestionada pel vostre proveïdor de serveis. En aquesta ubicació, les ones es 'processen' d'alguna manera i s'envien a la xarxa de fibra òptica (Internet) o a un altre telèfon (trucada telefònica, missatge de text, etc.).

Hi ha diversos tipus de processament que es poden produir. Per exemple, una diferència important entre les ones electromagnètiques emeses pel telèfon i les del làser que viatja a la fibra òptica és la longitud d'ona. Les ones de ràdio emeses i rebudes pel vostre telèfon tenen una longitud aproximadament d'un metre. En canvi, les ones infrarojes que viatgen a través de la xarxa de fibra tenen una longitud aproximadament d'una milionèsima part d'un metre. Tingueu en compte que cap d'aquestes longituds d'ona afecta els electrons del vostre ull, ja que no són longituds d'ona visibles (al voltant de 500 mil milions de metre de llarg).

D'alguna manera, el missatge del telèfon s'ha de 'traduir' de la ràdio a les ones infrarojes. Si utilitzeu codi Morse, us podríeu imaginar que les ones de ràdio detectades pel vostre proveïdor parpellegen i s'encén, conté el vostre missatge. El làser gestionat pel vostre proveïdor s'ha de fer per produir la mateixa seqüència de flaixos que viatgen per la xarxa de fibra.

Els motius de la interrupció d'aquesta cadena de comunicació durant el monsó són diferents en comparació amb la xarxa de fibra òptica.

Les ones de ràdio que viatgen entre el telèfon i la torre mòbil poden fer que els electrons de les gotes d'aigua es moguin, interrompent la comunicació. La mida i el nombre de gotes de pluja redueixen la força del senyal a causa de la dispersió de les ones de ràdio, mentre que el vapor d'aigua de l'atmosfera absorbeix les ones de ràdio, convertint-les en calor (com en el vostre forn de microones).

A més, les fortes pluges monsòniques, el vent i els llamps poden causar danys a les torres cel·lulars, provocant interrupcions a l'àrea que cobreixen. Tingueu en compte que també és per això que us trobeu sense cap senyal en algunes zones: no hi ha cap torre de telefonia mòbil a prop. Però potser la causa més comuna d'interrupció és l''embussos'. Quan massa persones intenten comunicar-se mitjançant ubicacions de processament de senyals alhora, alguns missatges es perden.

Fer arribar aquest meme preferit de l'ordinador del seu autor al vostre és, per tant, un esforç que implica que les ones electromagnètiques recorren molts milers de quilòmetres. És un assoliment extraordinari de la ciència moderna, i semblaria increïble que funcioni! Potser això pot alleujar una mica la vostra frustració la propera vegada que s'apaga Internet durant una tempesta de pluja!

Comparteix Amb Els Teus Amics: