Физика без формул - Александр Леонович

Телеграфная связь, словно паутина, оплела всю Землю. Миллионы километров проводов были подвешены на столбах или проложены под землей, по дну рек и даже океанов — между континентами.

А можно ли передать на расстояние голос? Давайте подумаем, ведь в телеграфном аппарате электрический сигнал возникает под давлением пальца на ключ. А нельзя ли давлением голоса производить такие замыкания или размыкания цепи? Чтобы реализовать эту идею, понадобилось пройти от изобретения телеграфа целым сорока годам.

Телефон, а именно так стал называться новый аппарат, в принципе представляет собой небольшой преобразователь энергии нашего голоса в электрическую и обратно. Когда мы говорим, вибрируют наши голосовые связки. Эта вибрация передается через воздух и улавливается металлическим диском-мембраной в микрофоне. Мембрана, колеблясь под влиянием голоса, давит на проводящий порошок под ней и меняет его электрическое сопротивление. Значит, в проводах, подключенных к порошку, электрический ток станет меняться в такт с колебаниями голоса. Если на конце линии установить электромагнит, то проходящий через него меняющийся ток заставит «пульсировать» в нем магнитное поле. Укрепленная рядом стальная мембранка так же «запляшет», подчиняясь магниту, и начнет издавать звуки, воспроизводящие наш голос.

Первая передача фразы, прозвучавшей по настоящему телефону, произошла почти 120 лет назад. Это удалось сделать американскому изобретателю Александру Беллу. Неузнаваемо изменился с тех пор вид телефонного аппарата и вся система телефонной связи. Согласитесь, что теперь без телефона просто невозможно представить нашу жизнь.

Электромагнитная волна — это передача сгусточков электрической и магнитной энергии через пространство. Она может распространяться в воздухе, в металле, а самое главное — в пустоте, в вакууме. И если ее испускать как бы порциями, импульсами, то большей, то меньшей величины, не выйдет ли так, что тем самым мы передадим информацию?

После обнаружения Генрихом Герцем таких волн прошло всего несколько лет, как их «впрягли» в работу по передаче сигналов. Русский ученый Александр Степанович Попов и итальянский радиотехник Гульельмо Маркони сумели изобрести устройство, способное излучать электромагнитные волны. Одного такого устройства было мало, нужен еще их приемник. Когда появились оба этих прибора, стало возможным волны «передавать». С 1895 года человечество пользуется этим величайшим изобретением — радио.

Принцип действия излучателя состоит в том, что нужно заставить очень быстро «бегать» заряд на одном месте, то есть привести его в колебание. Такое движение заряда — условие испускания электромагнитной волны. Антенны радио- и телепередатчиков улучшают излучение волн. Вы же знаете, как высоко стараются их разместить, скажем, на такой башне, как останкинская.

Пройдя огромные расстояния, волна попадает на приемную антенну. Заряды в той начинают также колебаться, и дальше вся задача приемника состоит в том, чтобы эти сигналы расшифровать. Их, как в азбуке Морзе, можно перевести в звуковые колебания — и мы услышим музыку и речь. Их можно сделать видимыми — и мы станем смотреть телевизор.

Сейчас на нашей планете вещают тысячи радиостанций. Возможно, вы слышали, как иногда накладываются друг на друга их голоса в приемнике. Чтобы избавиться от неразберихи в эфире, каждой станции «выделяют» свою частоту. Это не что иное, как быстрота колебаний зарядов в испускающей антенне. Но ведь на нашу, приемную антенну приходят сразу все волны, со всеми частотами, от всех станций! Почему же мы все-таки не слышим одновременно дикой какофонии звуков всей этой разноязыкой многоголосицы?

«Поковырявшись» в радиоприемнике, в нем всегда можно обнаружить самую главную его часть. Это проволочная катушка и электрический конденсатор. Они образуют так называемый колебательный контур. Удивительно, что в нем могут происходить колебания электрического заряда, тока и напряжения точь-в-точь так же, как шарика на пружинке, маятника часов или качелей.

Вот «подкручивая» катушку или конденсатор, мы можем менять частоту колебаний заряда в контуре. И лишь когда «внутренняя» частота совпадет с частотой прибежавшей к нам, например, из Америки, волны, приемник заговорит на языке этой радиостанции. Все другие голоса он в это время «не слышит», его «раскачивает» лишь одна волна.

В телевизоре внешне дело обстоит немного по-иному. Там мы вращаем переключатель либо нажимаем на кнопку с номером нужного нам канала. То есть настройка идет как бы скачками. Однако есть возможность и плавно, подобно радио, подстроиться под передающую станцию, чтобы качество изображения и звука было наилучшим.

Всю свою долгую историю человечество наблюдало за небом только глазами, даже если их чем-то и вооружало. И лишь открытие электромагнитных волн раздвинуло диапазон нашего восприятия космоса. Прежде всего люди научились улавливать идущие отовсюду на Землю радиосигналы. Уже в тридцатые годы этого столетия было открыто радиоизлучение нашей галактики. Возник целый раздел астрономии, изучающий небо с помощью невидимых лучей. Его так и назвали — радиоастрономия.

Вы, наверное, слышали о больших оптических телескопах. Их «глаза» стремятся раскрыть как можно шире, чтобы уловить слабое свечение далеких галактик и звезд. Если же считать, что радиотелескопы «подслушивают» жизнь Вселенной в диапазоне радиоволн, то их «уши» следует тоже «растопырить» пошире. Выяснилось, что можно создавать не только отдельные гигантские радиотелескопы, но и целые их системы. Тогда их нужно расставлять по большой территории, а то и размещать на разных континентах. Чем больше охватываемая ими площадь, тем чутче такое «радиоухо».