雪の中での電波伝播について

質問

先日、友人と旅行に行った際に、雪で作られた大きなカマクラがありました。その中に入った友人が持っていた衛星放送が聞けなくなりました。私は携帯電話のアンテナが伸びるのは、人間の身体は水でできているので、電波を通しにくいからだ、と聞いた事があったので、「電波は水を通過するのが困難だからだよ！」と軽く言いました。すると友人が不思議そうに「じゃぁ、船のソナーとか、水中探査の時にもちいられる電波はなんで水の中を進めるの？」と質問されてしまいました。言われてみればその通りです・・・電波は水を通りにくいというのは、間違った考え方なのでしょうか？お教えください。

その時は携帯の電波が入ったかどうか見なかったのですが、カマクラ等の水（雪）で囲まれている状態では電波は圏外の可能性が高いと思ってよいのでしょうか？

最後に・・・最近携帯のアンテナが伸びない形が多く出てきましたが、なぜ昔の携帯はアンテナが伸びる形ばかりだったのに、最近の機種は、アンテナ内蔵のものが多いのでしょうか？身体からできるだけ話すためにアンテナを伸ばしていた、という説明は現在の機種では当てはまらないのですが・・・

どうかお教え願います。

回答No.3

sanori · ベストアンサー

電波は、水や氷の中を透過できます。

直感的にわかるであろう説明をしましょうか。

ご存知かもしれませんが、電波と光は同一人物です。
人間が勝手に、違う名称で呼んでいるだけです。

周波数の低いものから順番に

ＡＭ電波＜短波＜ＦＭ電波＜ＶＨＦ＜ＵＨＦ＜遠赤外線＜赤外線＜可視光＜紫外線＜エックス線＜ガンマ線

です。

氷や水は、人間の眼に、透明に見えますよね？
それは、氷や水が光を通すからです。
ですから、電波は氷や水を通します。

雪は人間の眼に、透明に見えませんよね？
それは、雪が光を通さないからです。
ですから、雪は電波を通しません。

なぜ雪は光を通さないか？

雪は、ミクロの氷の粒（複雑な形をした結晶）と、その隙間の空気とで出来ています。
一般に屈折率の異なる２つの物体同士の境い目（界面）では、必ず反射と屈折が起こります。（全反射の場合は、反射のみ）
これによって光は、枝分かれしたり、ジグザグ走行したりすることになります。
すると、仮に雪の中を光が透過したとしても、色んな経路を通って雪の向こうに到達した光は、経路の長さが違うので、それぞれ位相が異なり、つまり、同じ電波同士で干渉しあって弱めあうことになります。
こういう現象は「散乱」とも言います。

（本題と関係ないですが、散乱されやすさは、周波数が高いほど（波長が短いほど）高くなります。太陽光のうち、散乱されやすい、つまり周波数の高い成分は、青や紫外線です。
ですから、上空で青が散乱された結果、太陽は１カ所にしか無いのに、青は、あちこちにばらけます。空が青いのは、そういう理由です。）

また、表面粗さが粗いほど、物体表面で複雑な反射、屈折が起こるので、白く見えます。雪もそうですし、湯気でくもったガラスもそうです。細かい水の粒々ですから。（紙が白く見えるのも似たようなことです。）

なお、光の、もう一つの重要な性質は、「回折」です。多少経路が曲がっても、回りこむことができます。港の波止場が複雑な形をしていても、海の波が岸壁まで回り込むのは、回折です。
周波数が低いものほど、回り込みやすいです。
衛星放送の周波数の単位は、ＭＨｚ（メガヘルツ）の千倍のＧＨｚ（ギガヘルツ）なので、ＶＨＦやＵＨＦの電波よりもかまくらの中に回り込みにくいということでしょう。
電波が微弱かそうでないかにもよるでしょうし、アンテナの性能にもよるのかもしれませんが。

というわけで、雪が電波を通さない理由のイメージはお分かりいただけたかと。

さて、
ケータイのアンテナが無くなった理由は知りませんが、
私の、この５年ぐらいの経験では、アンテナを伸ばそうが畳もうが、圏外は圏外。圏内は圏内。通話音声の聞きやすさも変わりなし。ですから、アンテナ伸ばすことの意味は、あまりないかな、と。

＜追伸＞
（知人の証言より）
衛星放送用パラボラアンテナに布団をかけて干していたらしいんですが、そのとき衛星放送を試しに見てみたら、驚いたことに、ちゃんと見れたそうです。
布団は電波を減衰させはしますが、反射、屈折は、あまり起こらないということでしょう。

回答No.5

mide

電波は、通常は伝導体である水を通りません。ただし、純粋な水は絶縁体で、不純物（電解質）が溶け込むことにより伝導体になります。

雪は、水蒸気からできたのである程度純度が高く、伝導度も低いらしいですが、一旦地面に落ちて汚れとともに作られたかまくらは、やはり電波が通りにくくなるのではないでしょうか。

携帯電話のアンテナについては参考URLのNo.6で答えていますが、むしろデザインの好みの問題です。日本ではある時点でのマーケティングにより伸縮アンテナを流行らせたのです。もし機会があったら90年代末からの携帯のモデルの変遷を日本と海外で比べてみてください。海外モデルがどんどん埋め込み型アンテナに変えていく中で、日本のモデル（特にある携帯会社）が逆に長く伸びるアンテナを取り入れていったことが判ると思います。今ではそれも過ぎて、埋め込み型に落ち着きましたが。

参考URL：

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1944184

回答No.4

ytrewq

電波は導体（電気を良く通すもの）を通しては伝わりません。
従って、水中を通しては伝わりません。
しかし、かまくらの場合は、雪は空気が多く含まれ水中とは違うので電波が届く可能性もあるし、入り口から電波は回り込みますから、圏外になるとは限らないでしょう。

電波は水中には伝わらない書きましたが、周波数が低い（波長が長い）とある程度は届きます。
クリムゾン・タイドという映画で原子力潜水艦が核ミサイルの発射指令を受信しますが、このときの電波は波長が非常に長いので、数kmという長さのアンテナを水中で引っ張っています。

回答No.2

i-q

少しの水なら圏外すれすれ（アンテナ受信感度1本 等）じゃなければ大丈夫です。

ただ水が電波を通しにくいのは本当で、その証拠に潜水艦の仕組みを調べればわかりますが、海底を航行する潜水艦には全く電波は届かないので、潜水艦同士は超音波で水を振動させるなどして通信します。また電波を使って通信する場合は、海面すれすれまで通信用ブイを上げ通信しています。

回答No.1

inu2

ソナーは電波ではなく、音波だからです
SOund Navigation And Ranging の頭文字をとったものです

携帯電話のアンテナは、
アンテナを伸ばさなくても携帯電話に必要な感度を得る事ができるようになったためにアンテナの感度を気にする必要がなくなった事とデザインの自由度を高めるためです