Текст книги "От костров до радио"
Автор книги: Яков Шур
сообщить о нарушении
Текущая страница: 4 (всего у книги 7 страниц)
9. Звуковой микроскоп
– Сейчас летчик Иванов расскажет о своем воздушном бое с фашистскими истребителями. Внимание! У микрофона летчик Иванов…
Мы часто слышим по радио выступления героев отечественной войны, выдающихся общественных и ученых деятелей. Но при чем тут микрофон?
Этот очень чуткий прибор радио заимствовало у телефона. Как и самый телефон, так и микрофон был создан почти одновременно двумя изобретателями. Один из них уже знаком нам по буквопечатающему телеграфному аппарату– это Давид Юз. Вы слыхали, наверное, и о другом изобретателе – знаменитом американце Томасе Эдисоне.
Микрофон совершил революцию в телефонии. Без него нельзя было бы передать живую речь или музыкальное произведение по радио. Между тем первый микрофон Юза был так прост, что каждый может сам его устроить.
Прибор состоял из маленького угольного стержня, заостренного с обоих концов, и двух тонких угольных пластинок с углублениями посредине. Пластинки были укреплены в горизонтальном положении на деревянной стойке, а в углубления их свободно вставлены заостренные концы стержня. Вот, в сущности, и весь микрофон, а выполнял он очень важную задачу.
Верхняя угольная пластинка была соединена с одним полюсом гальванической батареи, а нижняя – с одним из проводов телефонного аппарата. Другой провод аппарата, а также второй полюс батареи были присоединены к телефонной сети. Таким образом, электрическому току вместо короткого пути между полюсами гальванической батареи приходилось совершать длинное и сложное путешествие.
Сначала ток по проволоке направлялся к верхней пластинке микрофона. В ее углублении, там, где пластинка соприкасалась со стержнем, ток перескакивал на стерженек. Далее ток по нему проходил к другому концу и здесь перепрыгивал на нижнюю пластинку. Отсюда по телефонному проводу ток поступал в приемный аппарат и пробегал через обмотку его магнита. По другому проводу ток проходил в телефонную сеть и мог наконец пробраться ко второму полюсу гальванической батареи.
Сколько затруднений приходилось преодолевать току на своем пути! При этом по проволоке он еще бежал спокойно, а в микрофоне начинались настоящие скачки с препятствиями. Зачем же понадобилось это лишнее сопротивление, которое только уменьшает силу тока? В том-то и дело, что не только уменьшает.
Когда вы произносите слова у микрофона, звуковые волны вашего голоса заставляют колебаться угольный стерженек. Он то плотнее прижимается к пластинкам, то отходит от них. Колебания стержня то ухудшают, то улучшают соприкосновение с углублениями в пластинках, и сопротивление электрическому току изменяется. Чем больше сопротивление, тем меньше сила тока в цепи, и наоборот. Что же происходит в микрофоне?
Пока стерженек микрофона в покое, сила тока в. цепи не изменяется. Но едва вы заговорили, звуковые волны начинают колебать стерженек и этим изменяют сопротивление микрофона электрическому току. А в зависимости от этого ток то усиливается, то ослабляется. Во время разговора сила тока колеблется и притом точно так же, как воздух от голоса. Другими словами, микрофон превращает звуковые колебания, воздушные волны, в электрические колебания звуковой частоты.
От микрофона эти электрические колебания по проводу передавались к телефону Белла. Там электрический ток пробегал по обмотке магнита и попеременно то усиливал, то ослаблял его действие. А в зависимости от этого магнит то сильнее, то слабее притягивал к себе мембрану. И ее колебания в точности соответствовали колебаниям стерженька микрофона, или звуковым волнам. Таким образом, телефон снова превращал электрические колебания в звуковые. В приемном аппарате уже совершенно отчетливо были слышны слова, произнесенные у микрофона.
Благодаря микрофону телефон Белла стал работать уже не слабым индуктированным, а более сильным током от гальванической батареи. Это позволило увеличить дальность телефонных переговоров до нескольких километров.
Для удобства телефонную трубку соединили с микрофоном. При разговоре по такой микротелефоной трубке уже не нужно было вертеть головой из стороны в сторону. С тех пор исчезли и смешные объявления.
И телефонные аппараты и микрофоны непрерывно совершенствовались. В новых микрофонах вместо угольных пластинок и стержня был использован угольный порошок. Каждая крупинка его как бы заменяет отдельный стержень, и чувствительность такого прибора еще больше увеличилась. Недаром микрофон называют «электрическим ухом». С одинаковым правом его можно назвать и «звуковым микроскопом». Как микроскоп увеличивает маленькие или совсем невидимые простым глазом предметы, так микрофон во много раз усиливает очень слабые или совсем неуловимые ухом звуки.
Человеческий голос стал звучать совсем отчетливо на расстоянии десятков, потом сотен, даже тысяч километров. Телефон связал между собою не только близкие города – москвичи могут разговаривать с ленинградцами, с сибиряками, даже с дальневосточниками. При этом для телефонных переговоров используются телеграфные провода. Мы знаем, что по одной и той же цепи можно передавать одновременно 18 телеграмм. По той же цепи можно, без ущерба для передачи телеграмм, одновременно вести 15 телефонных переговоров.
Всего лишь сорок лет назад телефон был еще редкостью В России до самой Великой Октябрьской революции он оставался роскошью, доступной лишь очень состоятельным людям. Телефоны существовали у нас только в крупнейших городах. В деревнях их не видывали. Теперь все города нашей родины связаны телеграфно-телефонными проводами. И почти не осталось сельсоветов без телефона.
10. Всеведущее и вездесущее
«12 января 1930 года, закончив свою обычную передачу, я дал сигнал: «Всем, всем, всем» с просьбою ответить на волне 42 метра и вдруг услышал позывные, а затем вопрос о моем местопребывании и о том, на каком языке я могу объясняться. Я ответил, что лучше всего на немецком и что нахожусь на Земле Франца-Иосифа.
«Дорогие друзья, – передавал мне неожиданный собеседник, – очевидно, мы сейчас перекрыли рекорд дальности радиосвязи. Вы разговариваете с базой американской экспедиции адмирала Бэрда в Антарктике».
Завязалась беседа. Я сообщил, что у нас полярная ночь, холодно. На зимовке 7 человек. Мой собеседник ответил, что v них всего 2 градуса мороза. Стоит конец лета, и под влиянием солнечных лучей лед оттаивает…
Эта беседа вызвала у нас огромную радость. Подумать только – Арктика говорит с Антарктикой!»
Так писал Герой Советского Союза товарищ Кренкель, вспоминая о своей зимовке на радиостанции в бухте Тихой. Лучший в мире радист беседовал на расстоянии 19 000 километров! Один этот факт показывает безграничные возможности самого молодого вида связи – радио. А ведь ему еще не исполнилось и пятидесяти лет.
В 1895 году знаменитый русский ученый Попов решительно заявил: отныне можно «телеграфировать без проволоки», посредством электромагнитных волн, нужно только усовершенствовать этот способ.
Меньше чем через год Попов уже передал без проводов сигналы по азбуке Морзе на расстояние в 5 километров.
Александр Степанович Попов и его радиостанция
Не раз обращался Попов к правительству и просил отпустить средства для дальнейших опытов. Невежественные царские чиновники не могли оценить значение одного из величайших изобретений нашего времени. Попова постигла судьба Кулибина, Ползунова, Шиллинга, многих русских исследователей и изобретателей.
Почти на два года позже Попова такое же изобретение сделал итальянец Маркони. Тот был практичным предпринимателем-дельцом, не то что скромный русский ученый. Маркони немедленно взял патент и организовал частную торговую компанию. Он получил крупные средства и стал совершенствовать свое изобретение. В 1901 году была уже установлена беспроволочная связь через Атлантический океан. С тех пор радио стало стремительно развиваться во всем мире.
По сравнению с проволочной телеграфией радио имеет огромное преимущество. Оно не нуждается в дорогостоящих линейных сооружениях. Оно передает сообщения действительно с молниеносной быстротой и притом одновременно для любого числа людей. Оно переносит на любое расстояние живую человеческую речь, лекции мировых ученых, концерты певцов и музыкантов, даже театральные представления. Но и это еще не все.
Телеграф не может установить связь с движущимися предметами. Радио вы слышите в быстро мчащихся автомобилях и поездах. Морские и океанские корабли посылают радиограммы и получают на них ответы. Самолеты в воздухе не только устанавливают телеграфную радиосвязь с наземными станциями, но могут вести с ними даже переговоры по радиотелефону.
Для радио доступны такие заповедные области Арктики, где ни о какой иной связи и мечтать невозможно. Для радио нет препятствий, не существует расстояний.
Через болотные трясины и песчаные степи, сквозь непроходимые лесные чащи и горные хребты, над промерзшей тайгой, над безлюдными пустынями, морями и океанами проникает оно в самые далекие, глухие уголки земного шара. За сотни и тысячи километров доносит оно сообщения, живую человеческую речь, музыку с неведомой прежде быстротой.
11. Пассажиры на волнах
Мы совершили долгое путешествие во времени и наконец добрались от костров до радио. Сейчас вам предстоит новое путешествие уже не во времени, а в пространстве – от радиостудии до вашей комнаты.
В студии микрофон ловит слова, музыку, пение, а ваш репродуктор тотчас же их повторяет. Как будто то же самое, что и в обычном телефоне. Звуки путешествуют в преображенном виде. Сначала микрофон превращает звуковые колебания в электрические, затем они бегут по проводам к телефону, а он вновь превращает электрические колебания в звуковые. Но ведь проводов-то у радио нет…
Каким же образом доносятся звука из студии к репродуктору? Они тоже путешествуют, только не по проводам, а по радиоволнам. С ними-то нам прежде всего и интересно познакомиться поближе.
Вспомните замечательное открытие Фарадея: вокруг каждого магнита существует невидимое магнитное поле. Точно так же и каждый электрический заряд создает вокруг себя электрическое поле. А если по проводу бежит электрический ток, то вокруг этого провода тотчас же возникает электрическое поле. Одновременно возникает и магнитное поле.
Но можно получить электрический ток разных видов. Одно дело – ток гальванического элемента. Такой ток всегда бежит в одном направлении – от положительного полюса к отрицательному – и называется постоянным. А вот волоски электрической лампочки в нашей квартире чаще всего накаливаются, если можно так сказать, другим током. Его вырабатывают на электростанциях специальные машины – электрогенераторы.
Этот ток движется по проводу то в одну сторону, то в другую. Это переменный ток. Он меняет свое направление, как часовой маятник, только несравненно скорее. Маятник стенных часов совершает примерно одно полное колебание в секунду. Переменный ток в проводах нашей квартиры совершает пять десятков колебаний в секунду. Но ток может совершать десятки и сотни тысяч, даже миллионы колебаний в одну секунду. Это уже быстропеременный ток, ток очень высокой частоты.
Быстропеременный ток поступает в провод. Что при этом происходит? Вокруг провода тотчас же создаются магнитное и электрическое поля. Рождаются оба поля одновременно и вместе образуют одно электромагнитное поле, обладающее удивительным свойством: электромагнитное поле высокой частоты не остается у места своего рождения, а с огромной скоростью распространяется во все стороны.
У провода, по которому течет быстропеременный ток, все время зарождаются новые и новые электромагнитные поля. Одно за другим, как волны, уносятся они в пространство. Вот эти-то разбегающиеся от провода поля и называются электромагнитными волнами или радиоволнами.
На передающих радиостанциях эти волны создаются антенной. Разбегаясь во все стороны от передающей антенны, радиоволны встречают на своем пути другие антенны – приемные, в том числе и вашу. И тотчас же таким антеннам радиоволны передают быстропеременные электромагнитные колебания, которыми были порождены сами радиоволны. Эти колебания имеют такую же высокую частоту, как и на передающей антенне. Правда, они уже во много раз слабее, но это не беда: их можно усилить. И тогда вы слова услышите у себя в комнате слова, музыку, пение, которые попали в микрофон радиостудии. Однако все эти звуки на пути своем пережили ряд чудесных превращений.
Прежде всего микрофон превратил звуковые волны в электрические колебания звуковой частоты – так же, как это происходит в проволочной телефонии. Микрофонный ток вполне достаточен для того, чтобы колебать мембрану телефона, но он все же очень слаб. Поэтому его усиливают при помощи особых аппаратов и в таком виде направляют по проводам на радиовещательную станцию. Здесь преображенные и усиленные звуковые волны переживают новое превращение.
Радиовещательную станцию можно узнать по высоким мачтам, между которыми протянута длинная антенна. По сравнению с мачтами-великанами карликом кажется здание самой станции, где находится радиопередатчик. Но этот карлик – сердце станции. Радиопередатчик создает переменный ток очень высокой частоты. Ток проходит в антенну и порождает вокруг нее электромагнитные волны.
Но вот на радиостанцию из студии примчался микрофонный ток. Он принес колебания звуковой частоты, то есть гораздо меньшей, чем у быстропеременного тока радиопередатчика. Ведь частота звуковых волн, доступных нашему уху, исчисляется сотнями и тысячами колебаний в секунду, а быстропеременного тока – сотнями тысяч колебаний в секунду. Придя на радиостанцию, микрофонный ток начинает хозяйничать там.
Как вы знаете, сила микрофонного тока зависит от сопротивления, которое то увеличивается, то уменьшается звуковыми волнами. А на радиостанции микрофонный ток в свою очередь, изменяет силу быстропеременного тока. Таким образом, на колебаниях высокой частоты отмечаются все пришедшие из студни колебания низкой, звуковой частоты. Быстропеременный ток служит только как бы канвой для микрофонного тока. На этой канве микрофонный ток вышивает свой звуковой узор, который он принес из студни. А от антенны радиовещательной станции электромагнитные волны разносят канву вместе с узором во все стороны.
Сами по себе колебания звуковой частоты не могли бы путешествовать без проводов, а на радиоволнах они странствуют по всему свету. Радиоволны доставляют своих пассажиров и к вашей антенне. По ней они спускаются к радиоприемнику, и здесь начинаются новые превращения.
Когда узор вышит, канву выдергивают. В этом и состоит основная задача радиоприемника. Он выделяет из быстропеременного тока только колебания звуковой частоты, а дальше путь их уже хорошо нам известен. Из приемника электрические колебания поступают в телефонные наушники, приводят в движение мембрану. А она в точности воспроизводит все звуки, «услышанные» микрофоном в радиостудии. Если вы хотите усилить звук, к вашим услугам специальный усилитель и громкоговоритель, который представляют собою, в сущности, более мощный телефон.
12. Самая совершенная связь
Может быть, телеграф после великого изобретения Попова вообще отжил свой век? Нет, радио, телефон и телеграф – не соперники. Напротив, они дополняют друг друга.
Одновременное вещание для миллионов слушателей – величайшее преимущество радио. Маленький, неприметный в углу комнаты репродуктор невидимыми нитями соединяет каждого из нас со всем миром.
Несколько раз в день мы узнаем о важнейших событиях, которые произошли всего три-четыре часа назад в тысячах километров от нас. Можно ли мечтать о большей победе над пространством!
Долгие тысячелетия, десятки некогда всесильных и давно погибших государств, сотни человеческих поколений отделяют радио от сигнальных огней костров, тех древних костров, которые медленно из селения в селение несли радостные или тревожные вести. Разве можно сравнивать «живой» телефон с нынешним?
А самые быстрые бегуны и гонцы древности? Или оптический телеграф Шаппа? Или греческие гемеродромы, персидские ангары, голуби? Какие это медлительные черепахи по сравнению с нынешним телеграфом!
Телеграф, телефон, радио сократили месяцы до часов и минут. Эти самые совершенные средства связи изменили наши представления о времени и пространстве, изменили жизнь всего человечества.
Особенно велико значение быстрой связи на войне, где дорога каждая минута, каждое мгновение. Но значит ли это, что мы должны отказаться от медлительных предков телеграфа, телефона и радио?
Глава третья. Связь на войне
1. Кое-что о предках
У каждой вещи своя история, и очень длинная. Что, казалось бы, замечательного в пере, обыкновенном пере, которым мы пишем каждый день? В течение многих веков люди царапали свои письмена заостренными деревянными или металлическими палочками. Потом стати писать тонкими, расщепленными на копчике тростинками.
Это было гораздо удобнее. Позже появилось новое изобретение для письма – птичьи перья. Отсюда и пошло название нашего пера, хотя оно ровно никакого отношения к птицам не имеет.
История вещей – это история изобретений. Сейчас, вероятно, никому и в голову не придет писать какими-то гусиными или вороньими перьями. Они давно отжили свой век и сохранились разве только в музеях. Но большинство ценных изобретений обладает подлинным бессмертием.
Возьмите, например, лодку. Эта древняя прабабушка нынешних пароходов и теплоходов благополучно здравствует и до сих нор. Она даже взгромоздилась на борты всех кораблей и при авариях служит средством спасения. За долгие тысячелетия своей жизни лодка почти не изменилась.
А вот еще одни любопытный пример. Вы не раз любовались фейерверком. Среди красного, желтого, зеленого бенгальского огня стремительно взлетают ракеты. Их выбрасывает в воздух взрыв пороха. Выдумали ракеты, вероятно, китайцы, и порох долго странствовал, пока добрался до Европы. Но здесь он стал служить совсем не для забавы и развлечений.
Ровно шестьсот лег назад, в 1342 году, испанские войска осадили арабов в крепости Алхесирас на берегу Гибралтарского пролива. Испанцы начали было штурмовать Алхесирас. Но в это время на крепостной стене появилась какая-то странная труба. Потом арабы поднесли к ней сбоку раскаленный прут. И вдруг труба показала огненный язык и с грохотом выплюнула в испанцев небольшое железное ядро. Никакого вреда ядро не причинило, но страха нагнало порядочно. Испанцы решили, что арабы призвали на помощь. «нечистую силу», и отступили от Алхесираса.
Китайская ракета превратилась в «гремящий самопал». Из самопалов выросли ружья и пушки. Не правда ли, трудно узнать в смертоносном огнестрельном оружии его безобидного предка?
Долгий путь ведет от лодки к пароходу, от «живого» телефона и костров к телеграфу и радио. Но и лодка и ракета дожили до наших дней. Сохранились и древние средства связи, некоторые даже в неизмененном виде, но неузнаваемо изменились условия их применения. Ракеты проложили путь ружьям, пушкам, пулеметам, и связь на войне стала гораздо сложнее.
В древности поля сражений и самые армии были невелики. Сходились «во чистом полюшке» небольшие дружины, осыпали одна другую стрелами, врезались в неприятельскую колонну или вступали в рукопашную схватку. В таком бою воины не теряли связи со своим начальником. Он поблизости наблюдал за полем сражения, сам управлял боем и громко командовал своим войском.
Звенели мечи, копья, секиры, поле битвы оглашалось победными криками. И все же воины слышали громкий голос своего командира. А если шум битвы заглушал его слова, он мог подать условный сигнал рожком или свистком, движением руки или огненным знаком.
Но из века в век росли армии. Командиру уже труднее было связаться со своими воинами, да и командиров стало больше. Они подчинялись полководцу всей армии и выполняли его волю. Свои приказания полководец передавал через цепь солдат по «живому» телефону, а на далекое расстояние полководец посылал пеших и конных гонцов.
Когда были изобретены пушки и ружья, управлять армией стало еще труднее и сложнее. Кроме древних пехоты и конницы, появился новый род войск – артиллерия. Да и сами пехотинцы переменились. Вместо луков у них были ружья. Стрела опасна только на близком расстоянии, да и то от нее легко защититься панцырем и латами. Свинцовые пули из ружей летели на 200–300 метров и пробивали самый прочный щит. О пушках и говорить нечего. Чугунные ядра проникали еще дальше в стан врага и нередко разрушали крепостные стены.
В древних битвах противники сбегались почти вплотную. Армии, вооруженные пушками и ружьями, начинали бой издалека. Еще больше раздвинулись поля сражений. Все же в 2 километрах от места боя полководец был неуязвим для ружейных нуль, недосягаем для пушечных ядер. Отсюда он мог наблюдать за полем сражения и управлять своими войсками, посылая через гонцов распоряжения командирам.
Так, еще Наполеон, вооружившись подзорной грубой, наблюдал за всеми подробностями своих сражений.
С тех пор прошло немногим более века. Но за это время войны изменились больше, чем за все предшествовавшие тысячелетия.
