ㅈ전자기파(電磁氣波, electromagnetic wave)

주기적으로 그 세기가 변하는 전자기장이 공간을 통해 전파해 가는 현상. 전자파(電磁波)라고도 한다. 전하(電荷)가 급속하게 진동하거나 전류가 진동적으로 변화할 때 생기며, 그 통로에 해당되는 공간에 전기적 작용을 미치면서 빛과 같은 속도(진공 중에서는 매초 약 30만km)로 전파된다. 파의 성질로 보면 전기장과 자기장이 동반하여 파가 진행하는 방향에 대해 수직으로 진동하는 전기적 횡파이다. 역사적으로는 영국의 물리학자 J.C.맥스웰이 1864년 정리한 전자기장의 수학적 이론에서 그 존재가 예상되어 1871년 빛도 전자기파의 일종일 것이라는 이른바 빛의 전자기파설이 제창되었다. 이 이론은 독일의 물리학자 H.R.헤르츠에 의해 불꽃 간극(間隙)이 있는 전기진동 회로로부터 전자기파를 발생시킴으로써 실험적으로 증명되어(1888), 그 결과 전자기파는 파장이 다른 점을 제외하면 반사·간섭·회절·편의(偏倚) 등 빛과 완전히 같은 성질을 나타내며, 전파속도도 빛과 같음이 확인되었다. 오늘날에는 膨선·X선·자외선·적외선 등도 각각 다른 파장범위에 있는 전자기파인 것이 확인되었다. 따라서 일반적으로 전자기파라고 하는 것 중에는 특이한 성질을 가지고 또한 발생방법도 다른 많은 종류가 있으나 그 중에도 비교적 파장이 긴(주파수가 낮은) 범위의 전자기파는 적당한 전원과 진동회로를 사용하여 전동전류를 일으키고 그것을 안테나를 통해 흐르게 함으로써 일정한 파장을 가지는 것을 지속적으로 보낼 수 있다. 이와 같은 파장 범위에 있는 전자기파를 보통 전파(電波)라 한다. 【전파의 이용】 전파는 진동전류에 의해서 에너지가 공간으로 복사되는 현상인데 일정한 파장을 가지는 전파를 지속적으로 내보내어 전달하고자 하는 정보를 신호화하여 이 전파의 파형을 변화시키면 이 전파를 받아 들일 수 있는 지점에 정보를 전달할 수 있다. 이것이 무선전화·라디오방송·텔레비전방송 등 무선통신으로 총칭되는 통신의 원리이다. 일반적으로 전파는 빛이나 소리보다도 대기 중에서의 감쇠가 적으므로 이로 인해서 멀리까지 보낼 수 있다. 또한 빛과 달라서 특정한 파장을 지닌 지속파를 낼 수 있으므로 이것을 통신수단으로 이용할 경우에는 매우 유리하다. 그러나 그 공간에서의 전파방식은 파장의 장단에 따라서 같지 않다. 예를 들면 전파 중에서도 비교적 긴 파장은 회절현상이 뚜렷하고 지표에 따라서 상당히 멀리까지 갈 수 있지만 파장이 짧고 빛에 가까운 극초단파(極超短波)는 지표상에서 가시거리 범위밖에 전파하지 않기 때문에 멀리까지 보내기 위해서는 약 50km마다 전파를 중계하여야 한다. 반대로 빛과 같이 예민한 지향성(指向性)을 가지게 할 필요가 있는 통신에는 회절현상이 적고 짧은 파장의 전파를 이용할 필요가 있다. 또한 하나의 전파로 전송할 수 있는 정보량은 그 주파수가 높은(파장이 짧은) 것일수록 많아지므로 많은 신호를 보낼 필요가 있는 통신에는 다소 전달범위가 좁아도 파장이 짧은 전파를 이용해야 한다. 이와 같이 무선통신이라도 여러 종류의 전파가 각각의 전달방식에 따라 특징을 살릴 수 있도록 사용하게 된다. 【자연계의 전파】 인공적인 전파 외에도 자연계에는 전파를 발생시키는 원천이 많다. 예를 들면 대전(帶電)된 구름과 구름, 또는 구름과 대지 사이의 방전현상인 번개로부터 넓은 주파수대역의 전파가 발생하여 무선통신을 방해한다. 이것을 공전(空電)이라 하는데, 파장이 짧은 전파가 적으므로 초음파나 마이크로파에 의한 통신은 거의 방해를 받지 않는다. 태양도 전파의 발생원의 하나이다. 즉, 태양 내부의 고온하에서 전자(電子)가 격렬한 운동을 하는 결과 전파가 발생되고 고감도의 수신기(전파망원경)의 안테나를 태양에 향하도록 놓으면 1cm에서 수 m의 파장을 가진 전파가 잡음으로 수신된다. 이것을 태양전파 또는 태양잡음이라 하고, 태양의 흑점과 깊은 관계가 있어 태양활동의 상황을 알게 해주는 수단이 되어 많이 관측된다. 그 밖에도 우주에는 전파를 발생하는 원천이 많이 있고, 전파망원경으로 천체를 관측하면 주로 m파 영역의 전파가 잡음으로 수신된다. 이 전파를 우주전파 또는 우주잡음이라 한다. 우주전파의 원천은 그 분포가 광학망원경으로 볼 수 있는 가시적인 은하와 거의 일치하고 있으나 더욱 천공(天空)과 고립된 전파원(전파별)도 있다. 이와 같은 우주전파에 의해 천체를 관측하는 분야가 제2차 세계대전 후 천문학의 새로운 분야로 급속히 발전된 전파천문학이다.