Техника - молодёжи 1977-05, страница 64

ре. Если это так, то радиоволны будут задерживаться им в большей или меньшей степени. Тогда будет происходить отражение с одной стороны — от моря, с другой — от верхних слоев атмосферы».

Таким образом, получалось, что длинные волны могли огибать поверхность земного шара из-за дифракции, а более короткие — из-за отражения от слоя Хэвисайда. Существование такого слоя было доказано прямыми экспериментами Эплтона и Барнета в 1925 году. Отражение происходило примерно на высоте 100 км. Исследователи наблюдали интерференционные максимумы и минимумы (биения) прямой и отраженной волн. Помимо слоя Хэвисайда, были открыты и другие «горизонты» ионосферы: оказалось, что она похожа на слоеный пирог, причем степень ионизации зависела от солнечной активности. Интенсивность солнечного света постоянна, однако в ультрафиолетовой области спектра Солнце — звезда переменная.

Эти известные факты могли бы служить подспорьем при объяснении результатов К. Штёрмера.

Короткие волны, которые как раз и использовались в опытах К. Штёрмера, имеют наибольшее значение для связи на огромных расстояниях, сравнимых с размерами земного шара. Они слабо поглощаются ионосферными слоями, зато отражаются достаточно хорошо — одним, а иногда и двумя слоями. Нелишним будет упомянуть и о замираниях коротковолновых сигналов, которые раньше объясняли неисправностями приемника. Американский физик Деллинджер позднее сопоставил их с солнечными вспышками — именно в них-то и была причина. Замирания возникают только днем, в пределах освещенного полушария, в иной день их можно насчитать до пяти-десяти; при продолжительности в несколько десятков минут они довольно часто «делают погоду» на линиях радиосвязи;

Теперь пора, пожалуй, рассказать подробнее об опытах Карла Фредерика Штёрмера, члена Норвежской академии наук и литератур в Осло, иностранного члена Парижской академии наук и Лондонского королевского общества, почетного члена Академии наук СССР (с 1934 г.). Исследования К. Штёрмера снискали заслуженное уважение своей глубиной и оригинальностью. Этот замечательный норвежский ученый разработал стройную теорию полярных сияний, предложил методы расчета траекторий заряженных частиц в магнитном поле Земли, которые обогатили Яе только науку о Земле, но и физику и математику.

Однажды (это случилось в декаб

ре 1927 года) сосед К. Штёрмера, инженер и радиолюбитель Иорген Халльс, рассказал ученому о явлении, свидетелем которого ему довелось быть. По его словам, через несколько секунд после сигналов мощной коротковолновой станции в Эндхо-вене (Голландия) слышались сильные отголоски. «Как только я услышал об этом замечательном явлении, — писал позднее К. Штёр-мер, — мне пришла мысль, что волны беспроволочного телеграфа могли быть отражены теми токами и поверхностями электронов, на которые мысль моя была направлена в годы с 1904-го по 1907-й при теоретическом исследовании северных сияний».

В декабре 1927 года К. Штёрмер договорился с Эндховеном о сеансах радиопередачи. Первые опыты начались в январе. Прием вели две станции: в Форнебо и Бигдё. Обе станции располагались близ Осло. Станция в Бигдё —- это станция уже знакомого нем инженера Халльса. Радиопередатчик в Эндховене посылал сигналы через каждые пять секунд. Они регистрировались с помощью осциллографа. Очень ясно фиксировались импульсы Эндховена. Тогда же было обнаружено и несколько других сигналов, «которые могли вызываться атмосферными пертурбациями или же эхом». Во время опытов Иорген Халльс часто звонил по телефону К. Штёрмеру, чтобы сообщить о своих наблюдениях. Он слышал гораздо больше запаздывающих сигналов, чем отмечала станция в Форнебо. Это, по всей видимости, объясняется тем, что у него был очень чувствительный радиоприемник (Халльс вел прием сигналов на громкоговоритель).

Летом того же года состоялась встреча К. Штёрмера с Ван-дер-По-лем, работавшим В Эндховене. Они договорились посылать стандартные телеграфные посылки (три импульса — три тире). Период повторения таких тройных посылок составлял 20 секунд. От осциллографа решено было отказаться.

11 октября в 15 часов 30 минут К. Штёрмер услышал отчетливое эхо. Через несколько минут позвонил Халльс, и Штёрмер немедленно направился к нему. Громкоговоритель Халльса отчетливо воспроизводил эхо.

«Как правило, каждый сигнал давал один отголосок, а иногда даже несколько, — писал К. Штёрмер в своей книге «Проблема полярных сияний». — Обычно отголосок, подобно сигналу, также имел три тире, иногда, однако, они сливались, случалось также, что отголосок затягивался в более длительный звук, чем сигнал. Высота звука была та же, что и сигнала».

Именно здесь, в квартире Халльса в Бигдё, ученый записал промежутки времени между сигналами и отголосками: это и были те самые серии К. Штёрмера, которые впоследствии неоднократно публиковались в газетах и журналах. А вот свидетельство ученого: «Отмеченные мной периоды времени не имеют притязания на точность, поскольку я не был достаточно подготовлен, но они дают, по крайней мере, качественное представление о данном явлении. По словам Халльса, он до моего прихода наблюдал несколько отголосков через 3 секунды».

В этих свидетельствах норвежского ученого особенно важными представляются упоминания о «размывании» сигналов (следствие их долгого путешестви-я в ионизированной среде и многократных отражений) и о приеме Халльсом других отголосков, не зарегистрированных К. Штёрмером, — знаменитые серии К. Штёрмера, оказывается, неполны.

Еще одно важное обстоятельство, неоднократно отмеченное К. Штёрмером, — разная сила отголосков (некоторые едва просматривались на осциллографической ленте и были заметно слабее при воспроизведении громкоговорителем).

Вывод, который нельзя не сделать, обдумывая результаты опытов К. Штёрмера, состоит вот в чем: разной задержке сигналов соответствовала разная их сила и разная степень «размытия». Этого не было бы, если бы сигналы посылались из одной точки пространства, например, с борта гипотетического летательного аппарата или зонда (хотя этот случай и требует некоторых оговорок относительно скорости и направления его предполагаемого движения).

25 октября К. Штёрмер зарегистрировал несколько сигналов с очень большой задержкой (до 25 секунд). Затем эхо исчезло. Но уже в феврале 1929 года оно снова наблюдалось. В мае французские инженеры Галле и Талон зарегистрировали около 2000 отголосков, причем задержка достигала 30 секунд. Они также слышали слабые и сильные сигналы. Результаты их наблюдений опубликованы: это довольно сложная таблица, в которой нельзя уловить какую-либо закономерность в распределении сильных и слабых импульсов.

К. Штёрмер объяснил результаты опытов, исходя из своей теории движения заряженных корпускул в магнитном поле Земли. Это, вообще говоря, не то же самое, что объяснять эхо отражением от ионосферы.

В 1947 году были впервые зарегистрированы отражения радио

61