|
Меню сайта
Статистика
|
Как распространяются радиоволныКак распространяются радиоволныРадиоволны могут излучаться через антенну в пространство и распространяться без проводов в виде энергии электромагнитного поля. Однако волны различной длины распространяются не одинаково и требуют антенн различных размеров. Земля представляет собой проводник электричества, хотя и не очень хороший. Радиоволны, проходя лад Землей, возбуждают в ней электротоки. На создание этих токов тратится часть энергии, и радиоволны постепенно ослабевают; чем волна короче, тем больше она поглощается Землей. Радиоволна ослабевает еще и потому, что энергия, излученная передатчиком, расходится во все стороны пространства, и, чем дальше от передатчика, тем меньше приходится энергии на такую же площадь, тем меньше энергии может принять одна антенна. Передачи длинноволновых станций можно принимать на расстояниях до нескольких тысяч километров, причем громкость приема уменьшается плавно, без скачков (рис. 3). Средние волны распространяются в пределах тысячи километров. Ночью слышимость средневолновых станций резко возрастает. Что же касается коротких волн, то энергия их резко убывает по мере удаления от передатчика. Не удивительно поэтому, что в первые годы развития радиотехники для дальней связи применяли волны длиной от 1 до 30 км. Волны короче 100 м считались непригодными для дальней связи и их отвели радиолюбителям. Однако, после того как ученые глубже исследовали свойства коротких и ультракоротких волн, оказалось, что они быстро затухают, лишь когда идут у поверхности Земли. Распространяясь вверх под большим углом к горизонту, короткие волны не уходят в пространство, а возвращаются обратно. Объясняется это свойствами атмосферы. Она состоит из тропосферы, стратосферы и ионосферы. Верхний слой — ионосфера — отражает короткие волны и помогает нам использовать их для дальней радиосвязи. Это свойство ионосферы было обнаружено почти случайно. В 1921 г. один французский радиолюбитель принял на волне 20 м передачу маломощной американской радиостанции. Так, между Европой и Америкой был переброшен первый коротковолновый «радиомост». А меньше чем через год уже была установлена двухсторонняя радиосвязь через Атлантический океан. Секрет дальнодействия коротких волн заинтересовал физиков. Еще в 1902 г. американский ученый Кеннеди и английский ученый Хевисайд высказали предположение, что на большой высоте должен быть слой воздуха, отражающий радиоволны. Сверхдальняя любительская радиосвязь подтвердила эту догадку, а современная наука точно установила наличие ионизированных слоев воздуха, отражающих радиоволны. Процесс распространения коротких волн протекает так. Отразившись от ионосферы, они возвращаются к Земле далеко от источника, оставив под собой сотни километров «мертвой зоны» (рис. 4).
Установлено, что угол отражения зависит в первую очередь от длины волны. Чем короче волна, тем дальше от источника посылает ее ионосфера. Но эта зависимость верна лишь для волн длиною до 8—15 м. Более короткие волны ионосфера не отражает: они пронизывают ее насквозь и безвозвратно уходят в космическое пространство. Эти ультракороткие волны ближе всех других радиоволн стоят к световым лучам и кое в чем напоминают их. Они почти не огибают земную поверхность и распространяются прямолинейно, в пределах прямой видимости. Поэтому дальность действия ультракоротких волн невелика. Но у них есть и преимущества для радиосвязи. Поскольку они распространяются в пределах прямой видимости, радиостанции, работающие на УКВ, можно строить в 150—300 км друг от друга — взаимного влияния между ними не будет. Иными словами, одна и та же частота может быть многократно использована для радиопередач с соседних станций. Но не только это позволяет работать на ультракоротковолновом диапазоне очень многим станциям. Волны длиной от 10 до 5 м охватывают полосу частот от 30 до 60 Мгц, т. е. полосу в 30 Мгц. Длинные и средние волны— от 2000 до 200 м — соответствуют частотам от 0,15 до 1,5 Мгц, т. е. занимают полосу частот всего в 1,35 Мгц. Во всем диапазоне УКВ можно расположить в 1000 раз больше радиостанций, чем в диапазонах длинных, средних и коротких волн, вместе взятых. Ультракороткие волны близки к световым лучам и потому обладают еще одним интересным и важным свойством. Вспомним, как устроен прожектор. Свет от лампочки, расположенной в фокусе рефлектора, собирается в узкий пучок лучей, который можно послать в любом направлении. Примерно то же самое можно проделать и с радиоволнами УКВ-диапазона. Можно их собирать зеркалами-антеннами и посылать узкими пучками. Для длинных волн такую антенну построить невозможно, так как слишком велики были бы ее размеры: диаметр зеркала должен быть намного больше, чем длина волны. Эта особенность УКВ позволила использовать их в первую очередь для радио- локации, радиорелейной связи, телевидения— везде, где нужно направленное излучение. И еще одно свойство выгодно отличает УКВ — малые помехи в радиоприеме. Этим свойством, в частности, объясняется, что в последние годы даже дешевые приемники снабжаются наряду с обычными диапазонами одним или несколькими ультракоротковолновыми. Самые короткие волны радиоспектра — миллиметровые — распространяются так же, как и УКВ, но сильно поглощаются атмосферой. Для волн короче 1 см туман, дождь, облака — уже серьезные помехи, сильно ограничивающие дальность распространения. Таким образом, волны радиодиапазона обладают различными свойствами распространения, и каждый участок этого диапазона применяется там, где лучше всего могут быть использованы его особенности.
|
ПОИСК
Block title
|
Но, пропутешествовав к ионосфере и обратно, волна не успокаивается. Коснувшись Земли, она отражается от ее поверхности и вновь устремляется к ионосфере, снова отражается и т. д. Так, многократно отражаясь от ионосферы и земли, она может несколько раз обогнуть земной шар. 