Promieniowanie elektromagnetyczne — może to brzmieć jak coś, czego lepiej unikać, ale fale elektromagnetyczne różnego rodzaju są podstawą naszych zmysłów i dzięki nim możemy wchodzić w interakcję ze światem — od emisji światła, dzięki któremu twoje oczy widzą te słowa, do mikrofal, które dostarczają sygnał Wi-Fi do laptopa lub telefonu, na którym to czytasz.

Jak wybrać najlepsze miejsce na umieszczenie routera

Prawie każda nowoczesna forma komunikacji odbywa się za pomocą fal elektromagnetycznych. Odbierane są przez antenę na twoim samochodzie, podróżują przez ściany, gdy chcesz nawiązać połączenie telefoniczne z domu, ale przy tym w niewytłumaczalny sposób odbijają się od z pozoru niczego w górnej warstwie ziemskiej atmosfery.

Dzieje się tak, ponieważ atmosfera na dużych wysokościach zmienia się w plazmę – stan materii, w którym atomy rozpadają się, a elektrony nie należą już do jąder macierzystych. Plazma ma ciekawe właściwości, jako że bardzo silnie reaguje na pole elektromagnetyczne. W tym przypadku jest to użyteczne: przy wystarczająco niskich częstotliwościach staje się możliwe odbijanie sygnałów radiowych, rozszerzając ich zakres na cały świat.

Najbardziej intensywne fale elektromagnetyczne na świecie mają postać impulsów laserowych o dużej mocy. Wielka Brytania posiada jedne z najbardziej zaawansowanych systemów laserowych, znajdujące się w regionie Oxfordshire, a ten sam pomysł wykorzystania fal elektromagnetycznych do przyspieszania cząstek ma zastosowanie w zbudowanym w CERN wielkim zderzaczu hadronów.

To wszystko matematyka

Możemy dokładnie przewidzieć interakcje intensywnych fal elektromagnetycznych i plazmy, ponieważ podstawowe procesy fizyczne opisane są równaniami Maxwella — jednym z triumfów fizyki XIX wieku – które powiązały pola elektryczne i magnetyczne i dowiodły, że światło jest formą fali elektromagnetycznej.

Rozwiązywanie równań Maxwella ręcznie może być skomplikowaną sprawą, ale okazuje się, że pewien sprytny algorytm, wynaleziony w latach 1960 i odnaleziony ponownie w późniejszych latach, czyni to zadanie stosunkowo prostym, jeśli do dyspozycji mamy wystarczająco potężny komputer.

Wiedza o równaniach Maxwella oraz to jak je rozwiązać, zwraca uwagę ku znacznie prostszemu, ale bardziej powszechnemu problemowi, a dokładnie symulacji i tym samym poprawienia odbióru Wi-Fi w mieszkaniu. O ile „wystarczająco silny” w sensie akademickim często oznacza superkomputery złożone z dziesiątek tysięcy procesorów działających równolegle, w tym przypadku wystarczająco potężnym komputerem zdatnym do uruchomienia programu okazuje się smartfon.

Do tej sztuczki będzie potrzebny jeden Maxwell

Promieniowanie elektromagnetyczne wychodzące z anteny routera bezprzewodowego jest generowane przez niewielki ładunek elektryczny oscylujący z częstotliwością 2,4 GHz (2,4 miliardów razy na sekundę). Stosując taki właśnie ładunek i pozwalając mu oscylować, równania Maxwella podpowiadają, jak będą płynąć powstałe fale elektromagnetyczne. Po naniesieniu rzeczywistego położenia ścian w mieszkaniu udaje się stworzyć mapę siły sygnału Wi-Fi, która zmienia się w zależności od położenia wirtualnego routera.

Pierwszy wniosek jest oczywisty: sygnał Wi-Fi podróżuje dużo łatwiej przez wolną przestrzeń niż przez ściany, więc idealne jest umieszczenie routera w miejscu, które jest bezpośrednio widoczne z punktu odbioru.

Miejscami wydaje się, że fale przestają się zmieniać i zamiast tego migoczą w miejscu. Jest to zjawisko fali stojącej, gdzie odbicia fali pokrywają się i wzajemnie się znoszą. Te ciemne plamy na mapie wskazują na niski sygnał Wi-Fi i są oddzielone o kilka centymetrów.

Drugi wniosek jest mniej oczywisty, ale przy tym bardziej interesujący: jeśli odbiór jest słaby w określonym położeniu, nawet niewielka zmiana pozycji routera może skutkować znaczną poprawą siły sygnału, jako że zmieni się też rozmieszczenie ciemnych plam.

Podstawy wykorzystania fal elektromagnetycznych

Po tym, jak opublikowano odkrycia, znacząco wzrosła liczba osób, które zapragnęły dokonać własnych symulacji. Udostępniono symulację w formie aplikacji dla systemu Android, aby dać innym oparte na symulacji fal elektromagnetycznych rozwiązanie powszechnego w dzisiejszym świecie problemu: gdzie jest najlepsze miejsce na mój router Wi-Fi?

Zakładając, że zainteresowanie będzie niewielkie, wyniki były zdumiewające, kiedy wieści rozniosły się media społecznościowe, w ciągu kilku godzin sprzedano kilka tysięcy kopii aplikacji.

Sprzedaż stopniowo się zmniejszyła, ale wniosek pozostaje jasny: fale elektromagnetyczne są nie tylko fascynujące, matematycznie eleganckie i niezwykle przydatne, ale mogą także ułatwić nam życie, wzmocnić połączenie z Internetem, a nawet zarobić też dla ciebie trochę pieniędzy.

Czy Wy również stosujecie w zaciszu domowym jakieś sztuczki pozwalające na efektywniejsze korzystanie ze sprzętu komputerowego/elektronicznego? Podzielcie się nimi w komentarzach.

 

Zdjęcie:

Zobacz również:
ZeroMail grupuje zbędne wiadomości przychodzące w zwięzłe podsumowanie dnia
10 stron internetowych, gdzie znajdziesz muzykę za darmo
Jak korzystać z Facebooka nie mając dostępu do Internetu
Aplikacja internetowa LazyMeter zrobi z leniucha Jedi produktywności
LastPass za darmo również na smartfonach i tabletach