A diferença se resume a comprimento de onda e modo de propagação:
A difração (curvatura ao redor de obstáculos) é eficaz quando o tamanho do obstáculo é comparável ou menor que o comprimento de onda. Uma colina é "eletricamente pequena" para ondas AM — elas difratam ao redor como água ao redor de uma rocha. Para ondas FM, a mesma colina é uma barreira massiva e afiada que projeta uma profunda "sombra de rádio".
Sinais AM (especialmente em frequências mais baixas) seguem a curvatura da Terra via onda de solo — a onda induz correntes na terra condutiva, o que desacelera a parte inferior da frente de onda, curvando-a ao longo da superfície. Isso permite que o AM alcance receptores a dezenas de quilômetros além da linha de vista, mesmo sobre terreno. O FM depende quase inteiramente de linha de vista (onda espacial); não sustenta onda de solo em VHF.
À noite, a camada D da ionosfera se dissipa, permitindo que sinais AM reflitam nas camadas E/F e retornem à Terra a centenas de quilômetros (onda celeste). O FM penetra a ionosfera no espaço — sem retorno de onda celeste.
A detecção de envoltória do AM é simples e tolerante a fading de amplitude (multipath). A discriminação de frequência do FM sofre severamente com distorção multipath (fading seletivo) em terreno acidentado, causando "picket fencing" (flutter rápido) ou perda total de captura.
Resumo: O comprimento de onda longo do AM difrata ao redor de colinas e segue o solo; o comprimento de onda curto do FM viaja em linha de vista e é bloqueado pelo terreno.
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