Искатель, 1961 №6
Шрифт:
Первый «радиоприем», как известно, состоялся в конце прошлого столетия, когда грозоотметчик, созданный нашим великим соотечественником А. С. Поповым, зафиксировал сигнал молнии.
Молния. Гигантской силы электрический разряд, излучающий световые и радиоволны. В любом радиоприемнике вы можете услышать голос молнии. Молния — это природная «неорганизованная» радиостанция. В ней есть почти все виды электромагнитных излучений. Но от «голоса молнии» до радиопередачи «как до звезды небесной далеко».
Что
Бросьте в спокойную воду камень и посмотрите, как разбегаются по ее поверхности круги. В одном месте вспучивается гребень, в другом образуется в. падина. В следующий миг гребень переместился, а на его месте появилась впадина.
При этом вода вместе с волнами не. перемещается. Передается только колебание. Каждая частица воды раскачивается и раскачивает соседние.
Таким образом, волны в материальной среде — это процесс распространения колебаний.
Волны характеризуются длиной, амплитудой и частотой. Длина волны — это расстояние между соседними гребнями, амплитуда — высота гребня над поверхностью воды, а частота — число волн, образующихся в секунду.
Все рассказанное поможет вам составить представление об электромагнитных волнах. Как и волны, которые мы видим в обыденной жизни, они тоже характеризуются длиной, амплитудой и частотой. Но отличаются тем, что могут свободно распространяться в атмосфере и в безвоздушном пространстве.
Семейство электромагнитных волн обширно. В него входят радиоволны, световые, рентгеновские лучи и гамма-излучения, отличающиеся друг от друга только частотой колебаний.
Скорость распространения электромагнитных волн одинакова — 300 000 км/сек. Поэтому естественно, что длина волны зависит от частоты колебаний. Чем больше частота, тем меньше длина волны. Легче всего объяснить это на таком примере. Привяжите веревку к стене и возьмитесь за другой конец. От плавного взмаха до стены дойдет всего три-четыре волны, от резкого — гораздо больше, при том же расстоянии и времени.
Радиоволны — самые длинные из электромагнитных колебаний: от десятков километров до 0,4 миллиметра. Световые — инфракрасные, видимая часть спектра и ультрафиолетовые — еще короче. Длина волн рентгеновских и гамма-лучей измеряется ангстремами — десятимиллионными долями миллиметра.
На шкале любого радиоприемника написано: длинные, средние, короткие и УКВ. Такая разбивка радиоволн объясняется условиями их распространения и приема.
Сначала люди научились передавать и принимать «неорганизованные» электромагнитные сигналы. Попов применял маленькую искусственную молнию. Между двумя шарами проскакивала электрическая искра. Если бы для связи применялась «нестройная толпа» электромагнитных волн, излучаемых искрой, и одновременно работало бы много таких радиостанций, то они мешали бы друг другу. Пришлось подумать о том, чтобы поставить «часового», который пропускал бы только «своих» — волны определенной длины, присущие лишь одной радиостанции. То же нужно было сделать и на принимающей
Им стал колебательный контур. Он подобно световому фильтру «выбирал» и задерживал волны определенной длины. Подобно тому как красный фильтр пропускает только красный свет, а синий — только синий, колебательный контур направлял в эфир и выбирал из него волны той длины, на которую он был настроен.
Радиотехникой для каждой передающей станции отведен определенный канал связи: диапазон частот шириной в 9 тысяч колебаний в секунду. В диапазоне длинных волн от 1 000 до 100 метров могут одновременно работать лишь 300 радиостанций.
Почему?
Если длина волны 1 тысяча метров, а скорость распространения электромагнитных волн 300 тысяч километров в секунду, то число колебаний этой волны за секунду равно 300 тысячам.
Стометровая волна имеет 3 миллиона колебаний в секунду. Следовательно, ширина диапазона (3 миллиона минус 300 тысяч) равняется 2 миллионам 700 тысячам колебаний в секунду.
Сколько же каналов, сколько радиостанций уместятся в этом диапазоне? 2 700 тысяч, деленные на 9 тысяч, равняются 300.
А если взять диапазон волн от 100 до 10 метров? Подсчитаем… В этом диапазоне смогут работать 3 тысячи станций.
По той же формуле в диапазоне от 10 до 1 метра смогут разместиться 30 тысяч радиостанций. От 1 метра до 1 см — 3 миллиона, от 1 сантиметра до 1 миллиметра — 30 миллионов, а от 1 миллиметра до 1 микрона — 30 миллиардов радиостанций!
Но, обратите внимание, дело в том, что волны длиной 0,76 микрон — это уже видимая часть спектра. Однако именно в этом участке для связи открываются огромные возможности, особенно для связи космической. Правда, для такой связи пригодны далеко не все радиоволны, потому что есть радиоволны, которые «не любят» покидать землю.
Длинные волны — самые «земные». Они легко огибают земной шар и слабо поглощаются поверхностью планеты, но не выходят за пределы атмосферы.
Короткие — почти не огибают землю и сильно поглощаются. Но и их задерживает ионосферный слой, который отражает их подобно зеркалу.
Для космической связи пригодны УКВ. Они беспрепятственно проходят ионосферу и устремляются в межзвездное пространство. Их долго вообще считали бросовыми, неприемлемыми для связи, хотя и признавали за ними ряд достоинств. Достаточно упомянуть, что в этом диапазоне можно было бы разместить десятки тысяч радиостанций.
Но в этом случае уместно вспомнить сказку о гадком утенке, который стал прекрасным лебедем. Ультракороткие волны сделали возможным телеприем, радиолокацию и, наконец, радиосвязь в космосе.
Не правда ли, приятно было слышать голоса первых звездных капитанов Юрия Гагарина и Германа Титова! А ведь связь с ними, в том числе и телевизионная, осуществлялась на УКВ.
Однако вернемся к молнии. Она раскрыла человеку тайны радиоволн. Человек овладел ими, научился разделять их и властвовать над ними. Они стали для него средством связи.