Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика (1120574), страница 34

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 34)

Кроме того, свойства «зеркала» меняются с течением времени. Лнем при действии солнечного излучения ионизацин значительно больше, чем ночью, когда происходит только воссоединение положительных ионов и отрицательных электронов в нейтральные молекулы (реяомбинацня). Особенно велико различие в ионизацаи днем и ночью в нижних слоях ионосферы. Здесь плотность воздуха выше, столкновения между ионами и электронами происходят чаще и реномбннапия протекает более интенсивно. В течение ночи ионизация нижних слоев ионосферы может успеть упасть до нуля. Ионизация различна н в зависимости от времени года, т.

е. от вьшоты подъема Солнца над горизонтом. Рис, 149. Различаые пути волны от передатчика к приемнику Изучение суточных и сезонных изменений состояния понос«реры позводило не только объяснить, но и предсказывать условия прохождения радиоволн различной длины в разное время суток и года (радио- прогнозы). Наличие ионосферы не только делает возможной коротноволновую связь на большие рассюяния, ио и позволяет радиоволнам иногда обогнуть весь земной шар, и даже несколько раз.

Из-за этого возникает своеобразное явление при радиоприеме, так называемое радио»хо, прн котором сигнал воспринимается приемником несколько раз. после при. хода сигнала по кратчайшему пути от передатчика могут быть слы«нны понто шые сигналы, обогнувшие земной шар. М) асто случается, ~то полна доходит ог передатчика к приемнику по нескольким различным путям, испытав различное число отражений от ионосферы и земной поверхности (рпс.

149). Очевидно, волны, ндущпе от одного и того гке передатчика, когерентпы и могут интерфернровать в месте приема, ослабляя нли усиливая друг друга в зависимости от разности хода. Так как ионосфера не является абсолютно устойчивыч «зеркалом», а меняется с теченвем времени, то меняется н разность кода волн, пришедших по разным путям от передатчнна к прнемнину, в результате чего усиление колебаний сменяется их ослаблением, потом опять усилением и т. д.

Можно сказать, что интерференционные полосы «ползают» над поверхностью Земли, и приемник оказывается то в мак- 172 симуме, то в минимуме колебаний. В принимаемой передаче получается при этом смена хорошей слышимости и з а м и р а н и й приема, при которых слып«имасть может падать до нуля. Аналогичное явление наблюдается иногда на экране телевизора, если над окрестностью приемной антенны пролетает самолет. Отраженная самолетом радиоволна интерферирует с волной от передающей станции, н мы видим, как изображение «мигает> из.за того, что интерференционные «полосы> поочередного усиления и ослабления сигнала пробегают (из-за движения самолета) мимо приемной антенны.

Заметим, что при приеме телевизионной передачи в городе довольно часто наблюдается удвоение (и даже «размножение»1 изображения ка экране кинескопа: оно состоит нз двух или нескольких изображений, в различной степени сдвинутых по горизонтали друг относительно друга. Это результат отражения радиоволны от домов, башен и т. п.

Отра>конные волны проходят более длинный путь, чем расстояние между передающей и приемной антеннами, и поэтому запаздывают, давая картину, сдвинутую в направлении развертки электронного пучка в кинескопе. В сущности, мы здесь воочию наблюдаем результат распространения радиоволн с к о н е ч н о й скоростью 300000 км«с. Прозрачность ионосферы для радиоволн, длина которых меньше 1О м, позволила обнаружить радоизлучение, приходящее от внеземных источников. Возниила и с 40-х гг. нашего века быстро развивается радиоастрономия, открывшая новые возможности для изучения Вселенной, сверх тех, какими располагает обычная (оптическая) астрономия. Строится все больше радиотелеснопов, увеличиваются размеры их антенн, повышается чувствительность приемников и в результате непрерывно возрастает количество и разнообразие открытых внеземных радио- источников.

Оказалось, что радвоволны излучают н Солнце, н планеты, а за пределамн нашей Солнечной системы — многие туманности и тан называемые сверхновые звезды. Множество источников радиоизлучения открыто вне нашей звездной системы (Галактики).

В основном — это другие галактические системы, причем лишь небольшая нх доля отождествлена с оптически наблюдаемыми туманностями. «Радиогалактики» обнаружены и на таких больших расстояниях от нас (многие миллиарды световых лет), которые находятся за пределами досягаемости самых сильных современных оптических телескопов. Были открыты интенсивные источники радиоизлучения, обладающие очень малыми угловыми размерами (доли угловой секунды). Первоначально их считали особого рода звездами, принадлежащими нашей Галактике, и поэтому назвали нвазнзвездными источниками или квазарами.

Но с 1962 г. стало ясно, что квазары — это внегалактические объекты с огромной мощностью радиоизлучения. Отдельные, или, как говорят, дискретные радиоисточники нашей Галантики излучают широкий спектр длин волн. Но было обнаружено и «монохроматическое> радиоизлучение с длиной волны а=21 см, испускаемое межзвездным водородом. Исследование этого излучения позволило найти общую массу межзвездного водорода и установить, как он распределен по Галактике. В самое последнее время удалось обнару>нить манохроматическое радиоизлучение на длинах волн, свойственных другим химическим элементам.

У всех нсточнниов радиоизлучения, о которых говорилось выше, ннтенспвность очень постоянна. Лишь в некоторых случаях (в частносщ, у Солнпа) наблюдаются на общем постоянном фоне отдельные беспорядочные вспышки радиоизлучения. 1968 г. был ознаменован новым радиоастрономическим открытием большого значения: были обнаружены 173 источники (находящиеся я большинстве сяоем з пределах Галактики), излучающие строго п е р и о д и ч е с к и е и м и у л ь с ы радиоволн. Эти источники получили назнание пульсаров. Периоды повторения им. пульсов у разных пульсаров различны и составляют от нескольких секунд до нескольких сотых долей секунды и даже меньше.

Характер радиоизлучения пульсаров получает, по-нидимому, наиболее праадоподобное объяснение, если допустить, что пульсары — это яращаюнсиеся звезды, состоящие н оснонном из нейтронов (нейтронные звезды). В обнаружении и аозможиости наблюдения таких звезд и состоит большое научное значение этого радиоастропомического открьпия. Кроме приема собственного радиоизлучения тел Солнечной систе. мы, применяется также их радиолокация.

Это так назызаемая радиолокационная астрономсся. Принимая отраженные от какой. либо из планет радиосигналы мощных локаторов, можно очень точно измерять расстояние до этой планеты, оценивать скорость ее зращення вокруг оси и судить (по ннтенснаности отражения радноаолн различной длины) о свойствах поверхности и атмосферы планеты. Отметим з заключение, что прозрачность ионосферы для достаточно коротких радиоволн нозноляет также осушестзлясь зсе виды радиосзязи с искусственными спутниками Земли и космическими кораблями (собстзенно связь, радиоупраяление, телевидение, а также телеметрия— передача на Землю показаний различных измерительных приборов). По той же причине можно нспользозать теперь метровые раднонолны для сяизи и теленидення между сильно удаленнымн друг от друга пунктами земной позерхностн (например, между Москвой и нашими дальневосточными городами), применяя однократную ретрансляцию передач специальными спутникамн, на которых установлена приемно.

передающая радиоаппаратура. 5 64. Заключительные замечания. Радио является теперь одной из самых обширных и важных областей техники, в большой мере определяющей характер современной цивилизации, В физике также выделилось большое направление, связанное с изучением разнообразных явлений, относящихся к этой области,— радио(йизика. Говоря о современном радио, следует иметь в виду, что оно уже не исчерпывается такими применениями, в которых приходится иметь дело с распространением радиоволн на более или менее далекие расстояния (радиосвязь, телевидения, радиолокация, радионавигация и т.

п.). Огромную роль играют и совсем иного рода применения радиотехнических приборов и методов. В самых различных практических областях все чаще возникает задача превращения каких-либо неэлектрических колебаний (механических и звуковых, колебаний силы света, температуры или давления, уровня жидкости и т. д.) в колебания электрические. Объясняется это именно тем, что средства современной радиотехники позволяют легко и быстро производить всевозможные операции с электрическими колебаниями, в миллионы раз усиливать их, менять их ча- 174 стогу и форму и, наконец, с помощью электронного осциллографа наблюдать и исследовать их вплоть до частот в сотни мегагерц. В итоге радиотехнические приборы и способы исследования проникли теперь почти во все области техники, ими широко пользуются при самых разнообразных научных исследованиях как в лаборатории, так и в природных условиях (например, при изучении ионосферы), они нашли применение в ряде производств и в медицине.

Характеристики

Список файлов книги