ЗАГАДКА ИОНОСФЕРЫ

НЕВИДИМЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ

Оносфера интересует не только метеорологов и астро­номов, но и радистов, которым приходится поддержи­вать связь на больших расстояниях.

Слушая радиопередачу, мы обычно не задумываемся над тем, какой далёкий путь приходится подчас пройти радиоволнам, прежде чем они достигнут приёмной антен­ны. Изучение распространения радиоволн имеет огром­ное значение для развития радиосвязи и радиовещания.

Источником радиоволн на радиостанциях служит пере­дающая антенна, т. е. металлический провод, по которому пропускается электрический ток, очень часто меняющий величину и направление. В какой-то момент времени тока в антенне нет совсем. Затем он возникает и становится всё больше и больше. Достигнув определённой величины, ток начинает уменьшаться и прекращается совсем. В сле­дующий момент ток снова появляется, но течёт уже в об­ратном направлении. Теперь он опять увеличивается до наибольшего значения, а затем уменьшается до нуля. Да­лее процесс в точности повторяется. Такие изменения тока называют электрическими колебаниями (рис. 14).

Число колебаний, происходящих за одну секунду, при­нято называть частотой. Для радиопередач применяются очень большие частоты. Переменный ток в электрической

Осветительной сети совершает пятьдесят колебаний в се­кунду. В антенне за то же время происходят сотни тысяч и даже миллионы колебаний.

Мы уже знаем, что если по проводнику проходит ток, то вокруг него возникают магнитные силы. То же са­мое наблюдается и в подключённой к передающей ра­диостанции антенне. Она создаёт в окружающем простран­стве магнитное поле. А так как протекающий в антенне ток всё время меняется, то и окружающее её магнитное поле тоже будет меняться.

Но кроме магнитного, вокруг антенны возникает ещё и электрическое поле, действующее на электрические заряды. Таким образом, протекающий в антенне быстро меняющийся ток порождает электрическое и магнитное поля. Эти изменяющиеся поля существуют не обособ­ленно: изменение одного из них сопровождается изме­нением другого. Точнее говоря, они взаимозависимы и образуют единое электромагнитное поле, которое обла­дает замечательным свойством: оно быстро распростра­няется во все стороны, образуя невидимые электромагнит­ные волны.

Это и есть радиоволны. Зародившись около антенны, они уносятся в пространство, расширяясь подобно кругам на поверхности воды.

Чтобы радиостанции не мешали друг другу, каждая из них излучает радиоволны одной, строго определённой длины. Но как определить длину невидимой волны? Ока­зывается, это нетрудно сделать, если знать, с какой часто­той совершаются колебания тока в антенне. Скорость распространения радиоволн равна скорости света, т. е.

300 000 километров в секунду. Каждое полное колебание тока в антенне порождает одну радиоволну. Таким обра­зом, если известна частота, то известно, сколько совер­шится колебаний в секунду, т. е. сколько возникнет радио­волн. Волны следуют вереницей, одна за другой. За секунду этот ряд волн растянется на расстояние 300 000 ки­лометров. Разделив 300 000 километров на число волн, т. е. на частоту, мы получим длину волны (рис. 15). Если частота составляет 100 000 колебаний в секунду, то длина волны будет равна трём километрам[12]).

В радиотехнике применяются как длинные волны, до­стигающие тридцати километров, так и волны, которые принято называть короткими — с длиной, составляющей десятки метров.

Тридцать лет назад, когда в радиотехнике начали применять замечательный прибор — электронную лампу, количество радиостанций стало быстро возрастать. Радио­станции небольшой мощности стали строить даже люби­тели. Овладевая способом связи без проводов, радиолюби­тели стремились перекрыть всё более значительные рас­стояния, чтобы связаться с наиболее отдалёнными пунк­тами. В то время служебные радиостанции работали на длинных волнах. Радиолюбителям разрешали использо­вать волны длиной менее 200 метров.

Длинные волны хорошо огибают криволинейную по­верхность земли и слабо поглощаются почвой, поэтому их считали более подходящими для беспроволочной связи на больших расстояниях. Но вдруг радиолюбители, которым отвели считавшийся «бросовым» участок коротких радио­волн, начали устанавливать связь на тысячи километров. Самодельные маломощные радиопередатчики, работавшие на коротких волнах, оказались более дальнодействую - щими, чем длинноволновые радиостанции, обладавшие большой мощностью и высокими антеннами.

Удачные опыты радиолюбителей заинтересовали инже­неров и учёных. Преимущества коротковолновой связи были очевидны. Руководитель Нижегородской лаборато­рии имени В. И. Ленина, крупнейший советский радио­специалист М. А. Бонч-Бруевич, в 1925 году писал:

«Весьма вероятно, что в радиотехнике коротким вол­нам суждено произвести своего рода переворот, особенно после того, как удастся овладеть механизмом их распро­странения».

И действительно, спустя несколько лет короткие волны завоевали господствующее положение в радиосвязи. Но освоить волны этого диапазона оказалось не так-то легко. От случайных рекордов любителей-коротковолновиков до организации бесперебойной связи на коротких волнах лежал большой путь творческих исканий и напряжённого труда. Ведущая роль принадлежит здесь нашим радио­специалистам во главе с М. А. Бонч-Бруевичем. Они раз­работали основы успешно развивающейся радиосвязи на коротких волнах.

Секрет дальнодействия коротких волн заинтересовал и радиофизиков. Ещё задолго до этого учёные высказы­вали предположение, что на большой высоте над землёй воздух обладает электропроводящими свойствами и мо­жет отражать радиоволны. Практика радиолюбителей убе­дительно подтвердила эту догадку. Теперь точно уста­новлено, что роль отражателя коротких радиоволн выпол­няет ионосфера. Встречая идущие с земли вверх радио­волны, ионосфера отражает их под некоторым углом вниз, к земле. Вот почему короткие радиоволны легко «пере­прыгивают» океаны и материки.