Борис Семенов - Путеводитель в мир электроники. Книга 2

Как ни странно, но произведения искусства — картины, скульптуры, украшения — сохраняются в веках лучше,» чем предметы технической мысли. Многое из того, что было разработано на заре радиотехники, сохранилось лишь в фотографиях, рисунках, формулах, графиках. Многое, к сожалению, утрачено. Но многое хранится до сих пор, составляя фонд достижений нашей истории. Один из таких экспонатов до сих пор стоит в Москве под открытым небом, поскольку ни в один павильон ему не поместиться. Это — знаменитая Шуховская башня, спроектированная инженером Владимиром Григорьевичем Шуховым(1853–1939) для размещения антенны станции РВ-1 (рис. 10.6).

В то время (1922) Шуховская башня имела статус самого высокого в стране сооружения — ее высота и сейчас составляет 148 м. Первоначальный проект предполагал строительство трех таких башен высотой по 350 м и двух — по 275 м. Антенна, размещенная на такой конструкции, беспрепятственно обеспечивала бы связь с Нью-Йорком. Но… удалось построить только эту башню, значительно сократив ее размеры. Шуховская башня считается очень смелым проектом: ее конструкция с виду кажется неустойчивой, а на самом деле являет образец «ажурного монолита». Сегодня Шуховская башня продолжает работу, неся на себе антенны УКВ радиопередатчиков коммерческих радиостанций.

Дальнейшая история радиотехники — это история электрических схем, комплектующих элементов, история математического осмысления получаемых результатов, история уменьшения габаритов, повышения эффективности, снижения стоимости. Новую историю, однако, рассказывать очень сложно — она пестрит обилием интересных фактов, потрясающих идей, обилием имен и названий фирм. Следы этой истории есть в доме и у вас — это ламповые или транзисторные телевизоры и радиоприемники, это беспроводные и сотовые телефоны, это спутниковые телевизионные системы. Возможно, когда-нибудь вы, уважаемые читатели, внесете вклад в развитие этой области человеческой деятельности.

Историю открытия электромагнитных волн вы теперь знаете хорошо. Но что собой представляет электромагнитная волна, радиоволна, как она распространяется в пространстве, что влияет на распространение, какие волны и почему используются в радиотехнике — об этом предстоит узнать сейчас.

Как устроена электромагнитная волна? Очень просто — взгляните на рис. 10.7.

Рис. 10.7. Распространение электромагнитной волны

Мы уже знаем, что переменное электрическое поле рождает переменное магнитное поле и наоборот. Вспомните также детскую игру «хождение по болоту», когда участникам дают два маленьких коврика, на которые они должны наступать. Поэтому, чтобы совершать движение, нужно постоянно эти коврики передвигать — то один, то другой. Так и электромагнитная волна. Она напоминает отрезок цепи, в котором имеется два колечка, причем заднее колечко всегда норовит встать вперед. Колечко «Н» — магнитного поля, «Е» — электрического. Возникнув в пространстве, например «уйдя» с антенны, кольцо «Е» выдвинет вперед себя кольцо «Н», затем кольцо «Е» исчезнет. А кольцо «Н» выдвинет вперед себя кольцо «Е». Вот так электромагнитная волна распространяется в пространстве. Поскольку электромагнитную волну рождают только переменные поля, графическое представление волны несколько изменяют, переходя от «колец» к синусоидам (рис. 10.8).

Рис. 10.8. Физическая сущность электромагнитной волны

Вертикальное поле в данном случае — поле электрическое, горизонтальное — магнитное. Впрочем, положения полей могут быть и другими — например, электрическое поле может быть горизонтальным или наклонным. Это свойство называется поляризацией электромагнитной волны.

Конечно, амплитуда электрической и магнитной составляющих волны, распространяющейся в какой-нибудь среде, например в воздухе или в кирпичной кладке домов, постепенно уменьшается. Говорят, что в веществе электромагнитная волна постепенно затухает . Но в вакууме волна может распространяться без затухания неограниченно долго. Интересный пример в данном случае являет нам космическое реликтовое излучение , открытое совсем недавно. Как известно, появившаяся в 20-х гг. XX в. теория возникновения Вселенной в результате большого взрыва предполагала обнаружение в пространстве остатков этого процесса — электромагнитных волн. Сегодня реликтовое излучение обнаружено. Реликтовые электромагнитные волны прошли путь, равный миллиардам световых лет (!). Это — слепки молодой Вселенной, ее следы.