С. Кин
Нам предстоит познакомиться со всеми «врагами» радиолюбителя, изучить их характер и «повадки». Конечно, наибольшего внимания заслуживают самые «упорные» и опасные «враги», и поэтому мы начнем наш обзор с атмосферных помех, которые совершенно заслуженно пользуются репутацией заклятого врага радиолюбителей. Правда, мы не можем пока похвастаться какими-либо крупными успехами в борьбе с этим «врагом» и предложить любителям сколько-нибудь действительные меры для его устранения, но все же знакомство с ним, с природой и характером атмосферных помех будет весьма поучительно.
Для изучения атмосферных помех широко применяется «графология», о которой мы говорили в прошлый раз1.
Исследование и запись атмосферных помех ведется в целом ряде научных лабораторий, и сейчас мы располагаем уже целой коллекцией «образцов» атмосферных помех. Все эти образцы, несмотря на свое разнообразие, могут быть разделены на четыре основных типа, приведенных на рис. 1 (А, Б, В, и Г). Наиболее распространенный (чаще всего повторяющийся) тип помех, это помехи типа «А», но зато наиболее сильные помехи дают типы В и Г. Продолжительность всех типов помех примерно одинакова — 2-3 тысячных доли секунды. Иногда «почерк» помех всех типов становится «дрожащим» и принимает вид, изображенный на рис. 1—Д. Происходит это потому, что на основные, сравнительно медленные электрические толчки накладываются гораздо более быстрые электрические колебания, частота которых составляет несколько десятков тысяч колебаний в секунду. Эти «дрожащие» помехи бывают слышны особенно громко, так как они сильнее действуют на антенну и колебательный контур приемника.
В общем же все четыре типа помех причиняют радиолюбителю одинаковые неприятности. Одни повторяются часто, но зато сравнительно слабы, другие действуют редко, но зато «метко». И хотя «почерк» помех уже изучен и тщательно классифицирован, но это пока все же принесло мало радости радиолюбителям.
Однако работа по изучению «почерка» атмосферных помех не пропала даром. Изучение «почерка» позволило вывести целый ряд интереснейших заключений о характере помех и причинах, их вызывающих. Давно уже предполагали, что основной причиной атмосферных помех являются грозовые разряды, но доказать это предположение долго не удавалось, и только сравнительно недавно (в 1927 году) «графология» позволила это сделать. При помощи специальной установки (электрометр с фотографической записью, включенный в антенну) были получены образцы «подписей» грозовых разрядов, происходящих в непосредственной близости от приемной антенны. При сопоставлении образцов «почерка» атмосферных помех и прямых грозовых разрядов было установлено, что «почерки» их почти совершенно совпадают. Этой «экспертизой» была с несомненностью доказана «виновность» грозовых разрядов — они являются главной причиной атмосферных помех.
Удалось также довольно ясно нарисовать ту картину, которая получается в момент грозового разряда.
Возможны случаи, когда все облако заряжено электричеством одного знака, например положительным, тогда грозовой разряд происходит между этим облаком и соседним, заряженным отрицательно, или облаком и землей. В других случаях оказывается, что одно облако содержит в себе заряды разных знаков, скопившиеся в разных частях его, и тогда грозовой разряд происходит внутри самого облака. Этим различным случаям и соответствуют различные «почерки» атмосферных помех.
Интересны цифры, которые определяют величину электрического заряда, скопляющегося в облаках и вызывающего грозовой разряд. Оказалось, что заряды эти достигают величины в сотни кулонов2. И так как грозовые разряды продолжаются очень короткий промежуток времени (тысячные доли секунды), то для того, чтобы заряд в сотни кулонов успел разрядиться, нужны силы тока в сотни тысяч ампер. Становится понятным, почему молния производит такой эффект — вызывает сильный гром и разрушает предметы, через которые она проходит. Ведь когда происходит короткое замыкание в цепи с предохранителем на сто ампер — это сопровождается довольно оглушительным «взрывом». А молния — это ведь короткое замыкание в цепи без предохранителей при силе тока в тысячи раз большей.
Ясно, что такие «фантастические» силы тока, внезапно появляющиеся и внезапно исчезающие, должны влиять на приемные антенны. Но как далеко может распространяться их влияние. Этот вопрос имеет уже не только научное, но и практическое значение. Ведь период гроз в каждом районе хорошо известен и если знать, как далеко распространяется влияние грозовых разрядов, можно наперед предсказать силу помех в различное время года в разных районах.
Чтобы выяснить вопрос о дальности действия грозовых разрядов, был поставлен интереснейший опыт — одновременное наблюдение за атмосферными разрядами в нескольких очень далеких друг от друга пунктах земного шара — вблизи Берлина, в Рокки-Пойнте в С. Ш. С. А. (на берегу Атлантического океана), в Калифорнии и на Гавайских островах. Во всех этих пунктах были установлены однотипные самопишущие приемники, на ленте которых атмосферные разряды оставляют свои «подписи». Чтобы можно было судить о том, в какой момент произошел тот или другой из разрядов, мощная станция в Рокки-Пойнте передавала через каждые несколько секунд определенные буквы в известной последовательности. Эти буквы также записывались на ленте пишущих приемников. Таким образом записи, произведенные в различных точках земного шара, можно было сравнивать между собой. Необходимо было только учесть разницу во времени, которая получается оттого, что сигнал Рокки-Пойнта приходит в определенную точку тем позже, чем дальше эта точка находится от Рокки-Пойнта3. Сдвинув на соответствующее расстояние две ленты, можно сравнивать между собой отдельные места лент, находящиеся друг под другом и соответствующие точно одному и тому же моменту времени. Две записи, сделанные одна в Калифорнии, а другая на Филиппинских островах, приведены на рис. 2. В середине этих лент между буквами «aj» и «ak» (эти буквы — сигналы станции Рокки-Пойнта) и на той и на другой ленте остался знак атмосферных помех (отмечен прямыми скобками). Причем тщательное исследование этих записей показало, что они совершенно одинаковы, то есть, что в Калифорнии и на Филиппинах был слышен один и тот же разряд, а расстояние между этими пунктами около 4 000 километров. При сличении записей, сделанных вблизи Берлина, в Калифорнии и на Филиппинах (рис. 3), оказалось, что в них есть целый ряд следов, оставленных, несомненно, одним и тем же разрядом. Например во всех трех записях, в букве «у» на рис. 3 имеется совершенно одинаковое искажение (подчеркнуто на всех записях). Это значит, что даже расстояние в 12 000 километров (Берлин—Филиппины) не является пределом дальности действия атмосферных помех.
Само собою разумеется, что на таком огромном расстоянии заряды облаков или токи грозового разряда не могут действовать непосредственно благодаря индукции. Остается предположить, что грозовой разряд создает вокруг себя мощные электромагнитные волны, которые распространяются от него во все стороны. Каждая молния это хотя и «временная», но зато «сверхмощная» радиостанция, посылающая в пространство один единственный сигнал большой силы.
Конечно, никаких распоряжений Наркомпочтеля в отношении соблюдения длины волны и ограничения мощности эти «небесные, сверхмощные» не исполняют. Волны, которые они создают вокруг себя, сильно затухающие и совершенно неправильной формы, и поэтому они мешают всем, забираются во все приемники и отравляют существование всем «попадающимся по дороге» радиолюбителям.
Как и всякие радиоволны, они постепенно ослабляются при удалении от «передающей станции», то есть от молнии, которая их создала. И чем дальше находится приемник от того места, где произошел разряд, тем слабее будут помехи. Приэтом они подчиняются тем же законам распространения, как и обычные «порядочные» радиоволны. Ночью они распространяются лучше, чем днем, и при переходе через границу света и тени (дня и ночи) заметно ослабляются. Удалось также установить основные «очаги» этой заразы. Выяснено, что «главные базы» атмосферных разрядов, этого непримиримого и пока непобедимого врага радиолюбителей, находятся в центральной Америке и восточной Африке и оттуда они совершают свои наиболее крупные «набеги» на все другие страны.
Конечно, часть атмосферных помех вызывается местными грозами в северных широтах, но эти грозы сравнительно редки, а зимой их и вовсе не бывает. И больше всего неприятностей доставляют радиолюбителям именно далекие «пришлые» разряды.
Интересно отметить, что в двух пунктах, расположенных не очень далеко друг от друга (на расстоянии нескольких сот километров), почти все атмосферные помехи вызываются одними и теми же разрядами. При сличении двух записей, которые были сделаны в двух пунктах Германии, отстоящих на расстоянии в 500 километров друг от друга, 98% всех разрядов совершенно совпали между собой.
Итак у радиолюбителя есть все же некоторое «утешение». Если вы страдаете от атмосферных помех в Москве, то почти так же и от тех же помех страдает и ваш приятель в Ленинграде или Харькове. К сожалению, ничего большего, чем такое утешение, мы пока не можем предложить радиолюбителю — никаких надежных способов борьбы с помехами. Однако уже одно то, что о помехах стало известно много, что «враг» разоблачен и его образ действия раскрыт, дает основание надеяться, что когда-нибудь радиотехника и с этим врагом справится.
Впрочем, есть еще одно «утешение». Все-таки атмосферные помехи созданы не людьми, это все же стихия. А в дальнейшем у нас и этого утешения не будет — нам придется говорить о помехах, которые созданы руками человека, которые мы сами «накликали на свою голову».
1 См. «Радио всем», №20.
2 Кулон — мера количества электричества. При токе в 1 ампер через проводник в одну секунду протекает один кулон электричества.
3 Определить эту разницу во времени очень легко, так как скорость распространения радиоволн известна — 300 000 км в секунду.
