Техника - молодёжи 1941-04, страница 30

Рисунки н, ПРЕОБРАЖЕНСКОГО

^tioloM

Как известно, пространяются

радиоволны рас-пространстве

скоростью света, то есть они проходят ежесекундно 300 тысяч километров.

•Ученые долгое время считали, что не всегда, однако, радиоволны обладают такой скоростью. Полагали, что при распространении их вблизи земной поверхности эта скорость не постоянна, что она зависит от электрических свойств почвы и меняется с изменением характера местности.

Такое мнение, что леса, водные пространства, степи, горы как-то по-своему влияют на скорость электромагнитных волн, существовало более двадцати лет. Оно покоилось на некоторых частных выводах, сделанных еще в 1909 году немецким физиком Зоммерфельдом из строгих математических расчетов другого ученого — Ценнека. И это мнение считалось непоколебимым.

Поэтому при практическом применении радиоволн в различных областях техники обычно приходилось делать всевозможные поправки на местность, над которой они распространялись.

Так, например, в мореплавании применяется радиопеленгация. Она позволяет определить, в каком направлении от корабля находятся передающие радиостанции, координаты которых заранее известны. Пользуясь этим методом, нетрудно вычислить и местонахождение судна.

Вот при таких вычислениях учитывали поправку на так называемую береговую рефракцию. Считали, что при переходе радиоволн с суши на море их скорость изменяется и поэтому с ними происходит

то же самое, что и со световым лучом, попадающим из одной среды в другую. Так, ложка, опущенная в стакан с водой, кажется переломленной.

Но поправки на рефракцию приводили к ошибкам, сущность которых долгое время оставалась загадкой. Координаты судна, определенные таким способом, оказывались неверными, и во многих случаях надежность радиопеленгации приходилось брать под сомнение.

Такие же непонятные ошибки имели место и в других областях, где применяются радиоволны.

Пытаясь объяснить эти неувязки, советские ученые, академики Л. И. Мандельштам и Н. Д. Па-палекси, предположили, что разгадка, видимо, кроется в характере распространения электромагнитных волн вблизи земной поверхности. Эта область науки казалась им недостаточно исследованной.

Так перед советской наукой встала задача определить, каков же действительный характер распространения радиоволн вблизи земной поверхности. Над разрешением) этой проблемы работала в течение последних лет лаборатория колебаний Физического института Академии наук. 'Этой работой руководили академики Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси. Исследования велись так называемым интерференционным методом.

Явление интерференции заключается в том, что две волны, встречаясь в каком-либо месте, начинают взаимодействовать: они или взаимно уничтожаются, или же, наоборот, образуют одну усиленную волну.

Интерференция волн известна давно. Еще полвека назад физики построили специальный прибор — интерферометр, ' который служит для точных измерений небольших расстояний. Этот прибор основан на принципе интерференции световых волн.

Принцип интерференции советские физики решили применить для измерения больших расстояний с помощью радиоволн. В чем сущность этого метода?

Предположим, необходимо определить расстояние между двумя пунктами. В одном из них находится задающая радиостанция, в другом — отражающая. Волны, излучаемые первой радиостанцией, при-

Инж. Г. ГАРТМАН

нимаются отражающей, преобразовываются в волны другой длины и снова излучаются в пространство.

На задающей радиостанции установлен особый приемник. Он улавливает как излучаемую, так и отраженную волны. Они в приемнике интерферируют, то есть взаимодействуют. При этом на экране катод-, ного осциллографа, соединенного с приемником, возникают причудливой формы светящиеся фигуры. Это так называемые фигуры Лис-сажу. По их форме можно судить, происходит ли усиление или взаимное ослабление интерферирующих волн.

Если обе станции неподвижны, то есть расстояние между ними постоянно, то форма фигуры Лис-сажу на экране также сохраняет постоянство.

Теперь предположим, что задающая радиостанция установлена на судне, находящемся в открытом море. В этом случае измеряемое расстояние будет все время меняться, что вызовет перемены и на экране катодного осциллографа. Одну фигуру сменит другая, чтобы уступить место третьей, и т. д.

Но при всех этих сменах каждая фигура будет периодически возникать на экране, повторяться. При этом число повторений зависит от соотношения длин волн задающей и отражающей станций. Можно выбрать, например, такое соотношение, при котором фигура Лиссажу повторится двадцать раз, в то время как судно пройдет рас-' стояние, равное длине пяти волн.

Таким образом, по числу повторений одной и той же фигуры Лиссажу на экране осциллографа можно определить, сколько раз длина данной радиоволны укладывается в расстоянии, которое прошло судно. Это расстояние можно узнать, так как длина радиоволны известна.

•Но как быть в тех случаях, когда обе радиостанции неподвижны? Ведь при этих условиях фигура Лиссажу неизменна. Оказывается, если постепенно изменять длину волны задающей радиостанции, то это вызовет и изменение фигуры: Лиссажу с периодическим ее повторением.

Таким способом определяется, в сущности, число радиоволн, укладывающихся на измеряемом расстоянии. Следовательно, чтобы решить задачу, ' нужно точно знать длину волны. А эта величина зави

28