Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156

щем. Решающее обстоятельство усматривается в том, что из новой теории вытекает излучение энергии от передающего устройства в пространство, которая и воспринимается приемником, в то время как такое отшнуро-вывание энергии чуждо прежним теориям.

На наш взгляд это толкование вряд ли убедительно. Если говорить на современном я.зыке, то оно означает, что существенным является отличие от нуля потока вектора Пойнтинга через замкнутую поверхность. В пустом пространстве отличие этого потока от нуля действительно всецело обусловливается наличием, например, в поле диполя, волнового члена, чуждого прежним теориям. Но дело в том, что (оставаясь при этой тер-мпнологии) поток вектора Пойнтинга, рассчитанный в отсутствие этих членов, равен нулю только в случае свободного пространства, окружающего передатчик, т. е. при отсутствии приемника. При наличии же приемника переход энергии от передатчика к приемнику вытекает и из прежних теорий. Как ни существен, таким образом, факт отшнуровывания силовых линий или энергии при отсутствии воспринимающих устройств (т. е. так называемое излучение в пространство, которое особенно подчеркивал Герц) для всего мировоззрения и для углубленного понимания всех процессов, но в интересующем нас вопросе он сам по себе как таковой играет второстепенную роль. Существен, как сказано, не сам факт переноса энергии, который имеет место и там, и здесь, а существенно то, как зависит количество перенесенной энергии от расстояния. Другими словами, важно наличие иного несравненно более выгодного убывания поля с расстоянием, чем то, которое соответствовало прежним представлениям.

Совсем другой вопрос - это насколько связан закон - с отшнуровыва-

ннем энергии, с излучением ее в пустое пространство. Здесь нужно сказать, что такая и весьма тесная связь действительно существует. Может

быть даже можно сказать, что закон - и наличие отшнуровывания энергии- две стороны одного и того же явления.

Но прежде всего заметим следующее: мы говорили только что о вол-ново.м члене, убывающем медленно, и о неволновых, убывающих с расстоянием быстро. Эти термины привычны для всякого занимающегося радио. Но природа не знает, конечно, такого формального разделения на слагаемые; физический смысл этого заключается в следующем. Магнитное поле, порождаемое, скажем, элементом проводника, по которому течет переменный ток, убывает по закону Био-Савара [Biot, Savart] обратно пропорционально второй степени расстояния. Но из уравнений Максвелла-Герца вытекает, что эют закон дает лишь приближенное значение напряженности поля, причем приближение тем лучше, чем меньше расстояние данной точки до элемента проводника. Наоборот, при больших расстояниях закон Био-Савара совершенно неверен, поле гораздо больше, чем вычисленное по этому закону, сдвинуто по фазе и убывает на больших расстояниях г обратно пропорционально первой степени г. То же самое справедливо на больших расстояниях и для убывания электрического ноля. Но здесь возникает вопрос: почему до тех пор пока не знали, что закон Био-Савара, вообще говоря, не верен, он несомненно оправдывался на опыте (или, вернее, оправдывались следствия, из него выведенные)? Ответ станет ясен, если уточнить понятие малых и больших расстоя-яий. Теория Лаксвелла учит, что пасштабо.м при оценке расстояния, о котором идет речь, служит длина волны в окружающем проводн:к



пространстве, так что на расстояниях, малых по отношению к X, поле от

элемента убывает а приг>Х~как ~.

Заметим, между прочим, что при домаксвелловских взглядах, не считавшихся со средой, не было никакого повода думать о масштабе. Или можно сказать так: распространение принималось мгновенньш, но тем самым всякое расстояние в указанном только что смысле являлось малым. Что же касается фактической стороны, то легко видеть, в чем заключалась причина неизменного согласия закона Био-Савара с опытом. Во всех известных тогда установках имели дело с настолько низкими частотами переменного тока, т. е. настолько большими X, что практически все расстояния были в указанном смысле малыми.

Преимущество волновой телеграфии сказывается, таким образом, только тогда, когда расстояния значительно больше длины волны, т. е. при достаточно коротких волнах или, что то же самое, при достаточно большой частоте. Но зато это преимущество делается подавляющим при

больших отношениях j.

Сказанное есть просто пересказ некоторых свойств знаменитого, хороню известного специалистам, решения Герца максвелловских уравнений для осциллирующего диполя. Вряд ли нужно добавлять, что это не «объяснение», да вряд ли и существует другой язык, кроме точного языка формул и соответственней физической интерпретации входящих в них символов, на котором можно было .бы «объяснять» количественные соотношения.

С этой оговоркой может быть все же не будет лишним сказать еще два слова о той связи, которая существует между законом убывания поля с расстоянием и конечной скоростью распространения.

Представим себе, что мы очень быстро разводим на некоторое расстояние два равных по величине, но обратных по знаку «точечных» заряда и затем сводим их снова до первоначального исчезающе малого расстояния. Описанная модель есть не что иное, как модель осциллирующего герцевского диполя или, что сводится на то же, изолированного элемента тока. Если время, за которое мы развели заряды, назвать t, то поле, ввиду того, что скорость распространения имеет конечное значение V, успеет распространиться только внутри сферы с центром в середине диполя и радиусом, равным vt. Теперь очень быстро сведем заряды; они нейтрализуют друг друга и останется только электрическое и магнитное поле или, как говорят, электромагнитное возмущение внутри сферы. Максвелловские уравнения показывают, что это возмущение распространяется со скоростью V во-вне, так что поле все время остается сконцентрированным внутри шарового слоя толщины 2 ut. Во внутренней полости, ограниченной этим слоем, поля уже нет, вне его -поля еще шт. Слой движется, как сказано, нарзку со скоростью г, т. е. его радиус увеличивается, а толщина остается постоянной. Поименно ввиду того, что поле не выходит за пределы толщины слоя, объем, занимаемый им, растет, как (после того, как средний радиус слоя или среднее расстояние до центра-так в рассуждение входит расстояние - стало большим по сравнению с толщиной слоя). Вся заключенная в слое энергия остается постоянней, т. е. плотность ее уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния. А так как энергия пропорциональна квадрату силы поля,то поле, как магнитное, так и электрическое, убывает обратно прспорционально первой степени расстояния. Мы видим, как тесно связан закон убывания с фактом конечной скорости распространения, и видим далее, почему закон



GuiBChant. Les grandes etapes de la radio. Ease. I (Paris, 1925), стр. 21.

- становится справедливым только на расстояниях, больших по сравнению с толщиной слоя, которая здесь соответствует длине волны в случае синусоидальных полей. Это несколько другой способ пояснения процесса распространения, приуроченный к другому примеру, чем тот, который обычно приводится в пояснение квадратичного закона убывания интенсивности света, но сущность и там, и здесь, конечно, одна и та же.

Итак, медленное убывание полей с расстоянием - вот то, что определяет, я бы сказал, теоретическую эффективность электромагнитных волн для передачи энергии приемнику, в чем заключается конечная задача всякого передающего устройства. Я говорю «теоретическую» потому, что, как оказалось позже, существует еще одно обстоятельство, не предусматривавшееся никакой теорией, благодаря которому волновая передача на расстояние обладает перед всеми остальными способами еще дополнительным громадным преимуществом. Благодаря ему делается возможной связь между любыми точками на земной поверхности на расстояния, о которых изобретатели радио в сущности не могли и думать. Я имею в виду возможность использования ионосферы, отражение электромагнитных волн от которой и обусловливает их действие на большие расстояния. Но, как сказано, об ионосфере изобретатели радио знать не могли.

То, что открытие Герца, доказавшее существование электромагнитных волн, поставило на очередь проблему их использования для практических целей передачи сигналов, можно, конечно, утверждать наверное. Несколько труднее конкретно указать, какой именно своей стороной это открытие привлекло внимание изобретателей. Мы уже видели, что фактически преимущество лежит в законе убывания действия с расстоянием. Мне кажется, что вряд ли будет ошибкой сказать, что именно это свойство и дало необходимый толчок, хотя и не непосредственно, а путем аналогии со светом, где сравнительно медленное убывание интенсивности с расстоянием уже давно входило в инстинктивное знание каждого экспериментатора. Конечно, ничего определенного сказать здесь нельзя. Может быть косвенное подтверждение этого мнения вытекает из высказываний Попова о желательности уменьшения длины волны при беспроволочной телеграфии для возможно большего приближения к световым явлениям. Маркони тоже был убежден, что он имеет дело с короткими волнами вибратора Риги [Righi] и что антенна не удлиняет этих волн, а лишь облегчает их излучение, давая им возможность подняться наверх.

Как бы то ни было, но мысль, хотя вначале и расплывчатая, о том, что электромагнитные волны могут стать средством связи, явилась у многих пэчти непосредственно после того, как стали известны опыты Герца. В связи с этим я хотел бы упомяизл-ь об одном эпизоде, который, повидимому, часто излагался неправильно. В литературе можно встретить следующий рассказ.

Уже в 1889 году к Герцу обратился гражданский инженер Губер [Ны-Ьег] из Мюнхена с запросом, не могут ли быть открытые Герцем волны использованы для беспроволочного телефона. На это Герц якобы ответил отрицательно. Повидимому - на это указывает Геншан - это легенда, которую, как он говорит, «нужно присоединить к целому списку неточных информации, более или менее умышленных (interessees) и распространившихся, после того как выявилась возможность беспроволочной телеграфии, после того как увидели ее значение и развитие».



0 1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156