...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь - Попов Георгий Леонтьевич (онлайн книга без txt) 📗
Неужели так и суждено кабелям "господствовать" во все века? Научно-технический прогресс не стоит на месте. Уже в конце XIX в. начались поиски путей передачи электрических импульсов вообще без проводов. Но об этом — следующая глава.
"Перепрягайте лошадей"
О чем говорил ты.
моряк непреклонный,
по радио ночью
с Полярной звездой? Р. Альберти
Изнуренные, покрытые пеной кони подтащили к почтовой станции кибитку. Послышались крики: "Перепрягайте лошадей!", "Живо!". Ловкие кучера быстро сменили лошадей, станционный смотритель сказал вслед: "С богом". И почтовая кибитка со свежей упряжкой покатила к следующей станции…
Минуло чуть более 100 лет с той поры, как русский поэт Л.Н. Трефолев воспел нелегкий труд почтовых работников XIX в.:
Смотрителя тихо, сквозь зубы, браня
И злую ямщицкую долю.
Схватил я пакет и, вскочив на коня,
Помчался по снежному полю.
Сейчас это лишь строки известного старинного романса. А тогда… Это был "труд подневольный", ямщики страдали от того, что "замучила страшная гонка". И все ради одной цели: как можно быстрее доставить информацию в пункт назначения.
Век почтовых лошадей и век радио. Их разделяет всего 100 с небольшим лет, а какой грандиозный скачок сделало человечество в ускорении доставки информации. Импульсы радиотелеметрической информации, несущие сведения о самочувствии космонавтов, в считанные мгновенья поступают на Землю с борта космического корабля. Импульсы, посылаемые радиолокационной станцией, тут же возвращаются обратно с информацией об обнаруженном объекте.
Конечно, ночной разговор по радио с Полярной звездой — это не более чем поэтическая фантазия испанского стихотворца Рафаэля Альберти. Но не так уж далека она от истины. Людей уже давно перестали удивлять творимые их руками чудеса. Совершенные когда-то, со временем они становятся обыденным явлением.
Так случилось и с радиоволнами. Мы не только не относим их к разряду "рукотворных чудес", по они давно уже перестали представляться нам чем-то очень сложным. Скорее, они стали привычными. В самом деле, что уж тут сложного и непривычного? Включили радиоприемник — радиоволны донесли до нас музыку, речь. Включили телевизор — радиоволны превратились в изображение. Любой школьник скажет сегодня, что радиоволны — это электромагнитные колебания, а излучает и принимает их антенна, где они преобразуются в электрический ток, который и создаст звук в громкоговорителе или изображение в кинескопе.
Но, для того чтобы радиоволны оторвались от антенны и понеслись со скоростью света в открытое пространство, потребовались долгие годы мучительных поисков и короткие мгновения гениальных озарений великих умов человечества. Давай, читатель, перелистаем бережно хранимые потомками страницы истории радиотехники.
Страница не помеченного датой морозного зимнего дни 1819 г. Аудитория Копенгагенского университета. Профессор Ханс Христиан Эрстед показывает студентам опыты по нагреванию проволоки под действием электрического тока. Вдруг один из студентов замечает, что при включении и выключении электрической цепи стрелка компаса, случайно оказавшегося на столе, заметно отклоняется. Не может быть! Профессора охватывает волнение. Сколько времени он ждал этого момента! Ведь это великое открытие — обнаружена связь электричества с магнетизмом.Страница 18 дня сентября 1820 г. Зал заседаний Парижской академии наук. Слушается доклад академика Андре Мари Ампера. С трибуны в притихший зал несутся слова: "…Мое открытие заключается в том, что когда по двум параллельным проволокам электричество движется в одном направлении, они притягиваются, а когда направления токов противоположны, они отталкиваются… Только электрический ток определяет магнитные свойства тела…" Итак, еще одно блестящее открытие: вокруг проводника с током образуется магнитное поле.
Страница 29 дня августа 1831 г. Лаборатория Королевского института в Лондоне. Профессор Майкл Фарадей со своим помощником отставным сержантом Андерсоном в который раз проделывают один и тот же опыт: включают и выключают электрическую цепь с катушкой и наблюдают толчки стрелки гальванометра, включенного во вторичную обмотку катушки. Но что это? Быстрое введение в катушку железного сердечника также вызывает толчки тока. Значит, ток в замкнутом проводнике наводится при изменении магнитного поля! Отставной сержант Андерсон с явным осуждением смотрит, как почтенный профессор пускается в пляс. Но ведь открыт еще один закон природы — электромагнитная индукция! Переменное магнитное поле рождает переменный ток.
Страница неустановленного дня и месяца 1873 г. На книжных прилавках появился "Трактат об электричестве и магнетизме" члена Лондонского королевского общества, английского математика и физика Джеймса Кларка Максвелла. Этот солидный фолиант — около тысячи страниц текста и формул — содержал гениальнейшее открытие века. Открытие, сделанное за письменным столом в тихом кабинете лишь с помощью карандаша и листков бумаги. Максвелл предсказал существование электромагнитных волн, порожденных взаимодействием переменных электрического и магнитного полей. Введенные им в середине прошлого столетия четыре уравнения электродинамики за 100 с лишним лет не претерпели ни малейшего изменения, они и сейчас в том же виде используются для расчетов любых сложных электромагнитных полей.
Страница вновь не помеченного датой дня 1888 г. Лаборатория Политехнического института Карлеруэ в Германии. Только что успешно завершилась серия опытов, проводимых немецким профессором Генрихом Герцем. Возбужденная искровым разрядом электромагнитная волна "поймана" в другой комнате: в специальном приемном резонаторе проскакивала такая же искра. Наконец-то экспериментально подтверждена теория Максвелла! Генрих Герц изобрел первую в мире антенну (сейчас ее называют диполем Герца), измерил длину волны и рассчитал скорость распространения электромагнитных волн. Он был в шаге от изобретения радио. Но не сделал этого шага. Более того, сохранилось письмо Герца мюнхенскому инженеру Губеру, в котором он отвергал проект беспроволочного электромагнитного телеграфа, считая его реализацию невозможной.
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.
