Борис Крук - ...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь

Страница 25 дня апреля 1895 г. (7-й день мая по новому стилю). Самая яркая страница в истории радиотехники! Зал заседании Русского физико-химического общества. Наш выдающийся соотечественник А.С. Попов демонстрирует прибор, обнаруживающий и регистрирующий "лучи Герца" (как тогда называли электромагнитные волны) на расстоянии до 30 км. Этот день вошел в нашу жизнь как день рождения радио. Спустя год Попов осуществил передачу азбукой Морзе и прием на телеграфную ленту сообщения на расстоянии 250 м. Оно содержало два слова: "Генрих Герц". Это была первая телеграмма, отправленная по телеграфу без проводов! Она увенчала интернациональные усилия ученых.

Что же представляет собой радиоволна? Обратимся к проводнику, по которому протекает ток, изменяющийся во времени подобно синусоиде. Мы уже знаем, что вокруг проводника с током создается переменное магнитное поле. Его интенсивность в каждой точке пространства будет меняться по такому же закону синусоиды. Переменное магнитное поле рождает в пустом пространстве переменное электрическое поле (тоже меняющееся в каждой точке пространства по синусоидальному закону). Обнаружить это поле можно с помощью другого проводника: электроны в нем придут в движение, появится переменный синусоидальный ток. В свою очередь, меняющееся электрическое поле вновь рождает магнитное поле, а оно, в свою очередь, — электрическое и т. д. Причем возникающие электрические и магнитные поля, распространяясь, охватывают все новые и новые области пространства. Чем дальше расположена точка пространства от проводника с током, тем позднее достигнут ее колебания полей.

Взаимодействие электрического и магнитного полей не есть нечто обособленное, независимое друг от друга. Оно — проявление единого целого, которое носит название электромагнитного поля.

В физике изменяющееся во времени, т. е. движущееся, пространственное чередование максимумов и минимумов любой физической величины называется волной. Волны мы наблюдаем при бросании камешков в воду. Волну можно пустить по натянутой веревке. Звуковые волны испускает колеблющаяся струна. Распространяющееся в пространстве электромагнитное поле образует электромагнитную волну.

Самые разные по своей природе волны имеют одну и ту же общую характеристику — длину волны. Пояснить ее можно на простом и знакомом примере движения волны на поверхности воды. Длина волны (обозначается греческой буквой λ — лямбда) — это расстояние между соседними гребнями. Время, за которое один гребень сменяет другой, составляет период колебания волны Т . Если знать скорость с , с какой происходит эта смена, то легко вычислить расстояние между гребнями, т. е. длину волны, как произведение скорости на время: λ= с∙ Т. Величина, обратная периоду колебания волны, — это частота колебания f= 1/ T. Поэтому λ= с/ f.

Скорость распространения электромагнитной волны равна скорости света с = 300 000 км/с. Следовательно, ток, колеблющийся с частотой, например, 300 000 Гц, создает электромагнитную волну длиной 1 км, а с частотой 300000000 Гц — 1 м.

Чем с большей частотой колеблется ток в проводе, тем интенсивнее излучаемые им волны. Вот почему в антеннах радиостанции возбуждаются колебания с частотами от сотен тысяч до сотен миллионов герц. Поля таких радиостанций могут быть обнаружены на значительных расстояниях от антенны. Промышленный же переменный ток (частота 50 Гц, длина волны 6000 км) практически ничего не излучает.

Взгляните на шкалу любого радиоприемника. Вы увидите там хорошо знакомые сокращения: ДВ, СВ и КВ — длинные, средние и короткие волны. В современных моделях приемников еще одно обозначение: УКВ — ультракороткие волны. Давайте включим радиоприемник и совершим путешествие по диапазонам радиоволн.

Во всем диапазоне длинных волн нам встретились лишь несколько радиостанций. Почему? Ведь благодаря большой длине (10-1 км) эти волны легко огибают все препятствия в виде оврагов и гор, огибают и сам земной шар. На них не влияют ни грозы, ни штормы, ни дожди, ни снега, ни электрические, ни магнитные бури (из радиоприемника всегда льется громкий и чистый звук), так как распространяются они преимущественно около поверхности Земли, их так и называют — земные или поверхностные волны.

Дело в том, что длинные волны сильно поглощаются землей и нижними слоями ионосферы, поэтому мы слышим лишь расположенные близко радиостанции. Для работы длинноволновых радиостанций требуются передатчики очень большой мощности. Так, уже в 1933 г. в Москве была построена 500-киловаттная радиовещательная станция (для сравнения: электрическая лампочка потребляет мощность всего 100 Вт). В то время это была самая мощная радиостанция в мире.