Autor Thema: Wie lange schwebt ein Funksignal durch die Luft?!  (Gelesen 6657 mal)

Offline Prof. Dr. Peter Henning

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Antw:Wie lange schwebt ein Funksignal durch die Luft?!
« Antwort #15 am: 29 Dezember 2013, 11:02:15 »
Da irrst Du in der Tat massiv, und die letzte Bemerkung ist wirklich jugendgefährdend...
Fangen wir deshalb also hinten an:

1. Die Tonhöhenänderung beim Einsatzfahrzeug nennt man Doppler-Effekt, nach dem österreichischen Physiker Christian Doppler. Es handelt sich um eine Frequenzänderung durch die relative Bewegung von Quelle und Empfänger, und zwar bei allen Wellenphänomenen: Bewegung zueinander bedeutet Erhöhung der Frequenz ("Blauverschiebung" beim Licht), Bewegung voneinander weg Erniedrigung der Frequenz ("Rotverschiebung" beim Licht). Das tritt bei Funksignalen im Wohnraum nicht auf - Sender und Empfänger sind relativ zueinander in Ruhe.

2. Die beobachtete extragalaktische Rotverschiebung im Universum hat ZWEI Aspekte, die aber beide DIESELBE Ursache haben: Erstens die Fluchtbewegung der Galaxien voneinander weg, zweitens die Dehnung des Raumes. Sowohl die gegenwärtige Fluchtbewegung, als auch die bisher erfolgte Raumdehnung sind natürlich auf DIESELBE Ursache, nämlich die Expansion des Universums seit ca. 13,6 Milliarden Jahren zurückzuführen. Eben wegen dieser beiden Aspekte (Dopplereffekt und Raumdehnung) wirfst Du offenbar die Dinge durcheinander.

3. Andromeda. Das war natürlich als Witz gemeint. Nehmen wir es mal ernst: In 2,5 Mio Jahren hat sich natürlich das Universum weiter ausgedehnt, und Andromeda bewegt sich auch von uns weg. Tatsächlich erscheint das Funksignal also dort etwas rotverschoben, und zwar um einen Faktor 10^-6 (ziemlich genau). Damit wird die Trägerfrequenz nicht bei 868,3 MHz, sondern bei 868,299 MHz liegen. Das ist immer noch innerhalb der Empfängerbandbreite eines FS20-ST3.

Quellen ? Nun, ich habe von 1994 - 1998 an der TU Darmstadt die einzige Vorlesung zur "Allgemeinen Relativitätstheorie" gehalten. Könnte also gerne an mein Bücherregal gehen und ein paar Titel herausholen.

LG

pah

Offline Puschel74

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Antw:Wie lange schwebt ein Funksignal durch die Luft?!
« Antwort #16 am: 29 Dezember 2013, 11:23:47 »
Hallo,

Zitat
Quellen ? Nun, ich habe von 1994 - 1998 an der TU Darmstadt die einzige Vorlesung zur "Allgemeinen Relativitätstheorie" gehalten. Könnte also gerne an mein Bücherregal gehen und ein paar Titel herausholen.

Da würde ich mal gerne darauf zurück kommen  8)
und ein bischen drin schmöckern.

Jep. Da hab ich das eine und andere durcheinander gemischt.
zu 1) Und ich dachte immer das Frequenz und Wellenlänge voneinander abhängen und sich, wenn sich die Frequenz ändert auch die Wellenlänge ändert.

zu 2) Ebenso ging ich davon aus das die Rotverschiebung der Galaxien aufgrund der Expansion (als Ursache) des Raums auch auf den Dopplereffekt zurück geführt werden kann da sich Sender und Empfänger ja relativ zueinander bewegen.

zu 3) Auf Andromeda gibt es hoffentlich noch kein LTE  8)
Ok. bei einer so geringen Rotverschiebung wird die ST3 sicher noch schalten.
Schon klar das das als Witz gemeint war.

Grüße
Zotac BI323 als Server mit DBLog
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Offline Prof. Dr. Peter Henning

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Antw:Wie lange schwebt ein Funksignal durch die Luft?!
« Antwort #17 am: 29 Dezember 2013, 13:49:07 »
Hallo,

Wenn das mit den Quellen ernst gemeint ist: Standardwerk ist dieses hier http://www.amazon.de/Gravitation-Charles-W-Misner/dp/0716703440.

Für Nichtphysiker ist das hier zu empfehlen - wirklich gut und recht neu: http://www.amazon.de/Einsteins-Theorien-Relativitätstheorie-interessierte-Wiederholung/dp/3642347649

Zu 1. Aber ja, natürlich: Wellenlänge ist umgekehrt proportional zur Frequenz. Die Blauverschiebung ist also sowohl Erhöhung der Frequenz als auch Verringerung der Wellenlänge. Heißt auch: Im Bereich der Reichweite unserer 868 MHz-Signale sind sowohl Frequenz, als auch Wellenlänge immer dieselbe.

Zu 2. Darum eben: Zwei Aspekte, die man sorgfältig voneinander trennen muss

LG

pah


Offline Puschel74

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Antw:Wie lange schwebt ein Funksignal durch die Luft?!
« Antwort #18 am: 29 Dezember 2013, 14:26:58 »
Hallo,

wir werden OT  8)

Danke für die Links.
Da ich in meiner "Büchersammlung" auch Stephen Hawking - Klassiker der Physik, Das Universum in der Nussschale und auch einige andere leicht verdauliche Kost (Einsteins Spuk, Tunnel durch Raum und Zeit, Big Bang etc.) habe (und diese natürlich auch gelesen habe - verstanden ist etwas anderes) bin ich über solche Buchempfehlungen immer froh.
Nun weiß ich schon was ich mir als nächstes zum lesen holen kann.

Allerdings ist mir noch nicht ganz klar wie unser Funksignal verschwindet.
Zitat
Das Funksignal eines CUL trifft mit fast Vakuumlichtgeschwindigkeit (etwa 0,03 % darunter wegen der in Luft verringerten Lichtgeschwindigkeit) auf den Empfänger und ist dann weg.

Zitat
die sich wegen der annähernd kugelförmigen Abstrahlung aus dem CUL

Unser Funksignal wird nahezu kugelförmig (kommt auf die Antenne an) abgestrahlt und trifft an einer Stelle auf die FS20-ST.
Dann platzt aber unser Funksignal nicht wie eine Seifenblase und ist verschwunden.

Das Signal regt ja nur die Elektronen in der Emfpangsantenne (eigentlich in jeder einigermaßen passenden Antenne vermute ich mal) zum schwingen an und diese Schwingung wird durch den Empfänger ja erst wieder in ein verwertbares Signal umgewandelt.
Ob der Empfänger dann mit diesem Signal etwas anfangen kann oder nicht können wir ja jetzt mal ausser acht lassen.

Da das Signal aber nicht wissen kann ob dieser Empfänger der richtige war wird es sich wohl hoffentlich weiter ausbreiten und auch die weiter entfernten Empfänger noch erreichen (und dann dort beim richtigen Empfänger die richtige Aktion auslösen).
Wenn das Signal verschwindet - wie oben zitiert - könnte ich das Licht in der Andromeda-Galaxie ja nicht ausknipsen wenn ich hier auf der Erde eine FS20-ST habe die auf denselben Code reagiert.

Ich habe die Andromenda-Galaxie nur als Beispiel genommen weil hier das Signal lange genug unterwegs ist um 2 Ereignisse zeitlich unterscheidbar zu machen was aufgrund der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals auf der Erde ja nur errechenbar aber nicht fühlbar ist.
Das die Energie dieses Signals dann natürlich zu gering ist um den dortigen Empfänger auch nur zucken zu lassen ist mir klar.
Wir können auch gerne das Licht der Sonne ausknipsen da hier das Signal auch gut 8 Minuten unterwegs ist was sich zeitlich recht gut auseinanderhalten lassen würde.

Oder hab ich hier auch einen Knoten im Kopf und dich nur falsch verstanden?

Grüße
Zotac BI323 als Server mit DBLog
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Offline Dr. Boris Neubert

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Antw:Wie lange schwebt ein Funksignal durch die Luft?!
« Antwort #19 am: 29 Dezember 2013, 19:04:28 »
Hallo Puschel,

wir werden OT  8)

Allerdings ist mir noch nicht ganz klar wie unser Funksignal verschwindet.

im Vakuum würde sich das Signal immer weiter kugelförmig ausbreiten. Die beim Senden emittierte Energie verteilt sich dabei auf eine mit dem Abstand vom Sender immer größere Kugeloberfläche. Somit wird die Energiedichte umgekehrt proportional zum Qudrat des Abstands immer kleiner, bis Dein Empfänger sie nicht mehr detektieren kann.

Im echten Leben kommt noch die Wechselwirkung mit den den Sender und Empfänger umgebenden Medien hinzu, die u.a. zu einer raschen Dissipation des Signals führen (im wesentlichen Umwandlung in thermische Energie).

Viele Grüße
Boris
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Offline Puschel74

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Antw:Wie lange schwebt ein Funksignal durch die Luft?!
« Antwort #20 am: 29 Dezember 2013, 19:14:55 »
Hallo,

Danke Boris,

Zitat
Somit wird die Energiedichte umgekehrt proportional zum Qudrat des Abstands immer kleiner, bis Dein Empfänger sie nicht mehr detektieren kann.
Der Zusammenhang zwischen Energiedichte und Abstand eines Senders ist mir bewusst.

Was ich aber nicht beachtet habe ist ja folgendes:
Zitat
im Vakuum würde sich das Signal immer weiter kugelförmig ausbreiten.
Auf der Erde haben wir ja kein Vakuum - zum Glück.

Und nun BTT (danke nochmal pah und Boris).

Grüße
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Offline Prof. Dr. Peter Henning

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Antw:Wie lange schwebt ein Funksignal durch die Luft?!
« Antwort #21 am: 14 Januar 2014, 10:16:32 »
Stimmt nicht ganz - denn die Energie der Photonen ist fest.

Das bedeutet:

In der Nähe kann man das klassisch betrachten: Das Funksignal ist (an der Antenne) "weg", weil es seine Energie auf die Elektronen im Draht übertragen hat. Abseits der Antenne bewegen sich die Wellen weiter in den Raum hinaus - sie werden klassisch eben nicht durch die Absorption an einer anderen Stelle beeinflusst. Die Kugelwelle hat sozusagen nur eine Lücke - faktisch wird sie also durch die Absorption verzerrt.

In ganz großer Entfernung sieht das aber komplett anders aus. Absorbiert man ein Photon, zerstört man damit das Signal in einem sehr großen Raumbereich,  es werden auch benachbarte Antennen durch die Absorption beeinflusst. Das liegt daran, dass das elektromagnetische Feld eigentlich nur die Wahrscheinlichkeitsamplitude angibt, mit der man ein Photon finden kann. Wunder der Quantenmechanik: Das Funksignal kann wirklich wie eine Seifenblase platzen.

LG

pah

Offline arnoL

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Antw:Wie lange schwebt ein Funksignal durch die Luft?!
« Antwort #22 am: 16 Januar 2014, 23:36:48 »
Das Funksignal kann wirklich wie eine Seifenblase platzen.

Und wie verhält sich das dann im heuer sehr kalten AMI-Land?
Ich denk da halt grad an die wundersamen Dinge, die man dort jetzt grad mit gefrorenen Seifenblasen anstellen kann!
Kann man ein Photon auch deformieren?

Arno

 

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