И. А. Домбровский.
1. Распространение электромагнитных волн. Передающая радиостанция, как известно, излучает непрерывно волны, имеющие нечто сходное с волнами, например, морскими. Если передающую радиостанцию представить себе в виде подводной лодки, глубоко под водой, об'ем коей то увеличивается, то уменьшается да еще пятнадцать миллионов раз в секунду, то образ коротких электромагнитных волн будет более точно воспроизведен. Как колеблющиеся стенки подводной лодки передадут свои колебания частицам воды, и эти колебания разойдутся во все стороны и тем дальше, чем сильнее размах колебаний первоисточника, так и передающая радиостанция через свое антенное устройство заставляет колебаться частицы какой-то окружающей среды и эти колебания пойдут по каким-то поверхностям во все стороны. Не следует, конечно, думать, что антенна приводит в колебание частицы воздуха. Нужно иметь в виду, что в промежутках между частицами воздуха, между молекулами и атомами имеется пустое пространство, которое заполнено тем же веществом, что и междупланетное и междузвездное пространство. Это вещество, называемое эфиром, и приводится в колебательное состояние антенной передающей радиостанции.
2. Прямой и отраженный путь волны. Возбужденная электромагнитная волна, как подтверждается опытом, пойдет во все стороны от места излучения и вследствие проводимости земли, которая направляет движение волны, огибает кривизну поверхности земли. В направлении вверх от земли волна не идет безгранично далеко. На некоторой высоте от земли она отталкивается и пойдет обратно вниз. Эта ее часть — отраженная волна — направляется тем слоем, от коего она оттолкнулась. Слой этот обладает большой проводимостью, вследствие явления ионизации. Воздух в верхних слоях атмосферы очень разряжен и обладает способностью заряжаться положительным зарядом электричества под влиянием солнечного света. Это явление и называется ионизацией. Тот слой воздуха, где явление ионизации чрезвычайно сильно, лежит на высоте нескольких сот километров. Его называют слоем Хевисайда. Следовательно, электромагнитная волна является сложной волной и связана с землей, т.-е. не является свободной волной. При распространении вдоль земной поверхности она движется непосредственно — прямой путь волны и отражается от слоя Хевисайда — отраженный путь волны. На рисунке обложки журнала наглядно представлен путь электромагнитной волны. Связанные сложные волны излучают, главным образом длинноволные радиостанции.
3. Поляризованные волны. Воображение, воспринимая с трудом пространственные представления, упрощает их. Так например, электромагнитная волна гораздо проще поддается представлению в виде плоских колебаний, изображаемых на бумаге какой-то симметричной извилистой линией. Сложная же электромагнитная волна имеет колебания во все стороны, во всех поперечных плоскостях, при чем эти колебания происходят перпендикулярно к направлению движения волны. Волны, аналогичные волнам на плоской поверхности воды, называются вертикально поляризованными волнами, так как колебания часто происходят лишь в вертикальной плоскости. Если колебания происходят в горизонтальной плоскости, то такая волна называется горизонтально-поляризованной. Такие колебания можно иногда наблюдать в стакане чая, если сначала помешать ложкой в одну сторону, а потом в другую. Наблюдая чайную соринку, можно иногда заметить, что она колеблется в плоскости уровня чая взад и вперед.
Разные антенные устройства излучают частично поляризованные волны. Например, горизонтально расположенная рамка излучает, главным образом, горизонтально-поляризованную волну, вертикально расположенная рамка — вертикально поляризованную волну, сложная антенна излучает смешанную волну, стержневая вертикальная антенна, главным образом, вертикально-поляризованную волну.
4. Искажение волн и явление фейдинга. Связанные с землей электромагнитные волны распространяются без искажения при распространении над проводящей поверхностью, как, например, морская вода. При прохождении над сухой поверхностью волна наклоняется, т.-е. частично горизонтально поляризуется.
Следовательно, электромагнитная волна, проходя над земной поверхностью, не только ослабляется по интенсивности, но частично искажается.
Отражение волн происходит не только от слоя Хевисайда, но и от теневой грани, разделяющей освещенную и неосвещенную часть земной поверхности. Явление это, сопровождающееся поляризацией волны, вызывает ослабление силы приема при восходе и заходе солнца. В течение летних месяцев это явление, называемое фейдингом, особенно резко выражено даже на длинных волнах свыше 10.000 метров.
5. Распространение коротких волн. Упомянутые выше явления отчасти об'ясняют разнообразные явления, обнаруживаемые при распространении коротких волн от 15 до 100 метров: 1) резко выраженное явление фейдинга, 2) сильное колебание дневной и ночной передачи по силе приема, 3) случайные выгодные волны связи, вблизи коих при разнице в длине волны, иногда чуть ли не в 1 метр, лежат совершенно неприемлемые для данной связи волны, 4) изменение наивыгоднейшей длины волны днем и ночью и по временам года; 5) зоны молчания или мертвые зоны, 6) поразительная иногда дальность действия, 7) сильная зависимость от направления связи.
6. Причины дальнодействия. Для связи на коротких волнах считают весьма выгодными вертикально поляризованные свободные волны, т.-е. не связанные с землей. Эти волны излучаются под некоторым углом к поверхности земли, благодаря чему и достигают слоя Хевисайда, от коего отражаются и возвращаются на землю за несколько тысяч километров от места излучения. Для волн, заключенных между 50 и 15 метрами это отражение происходит иногда почти без потерь от ионизированного слоя, чем и об'ясняется дальнодействие коротких волн.
7. Мертвые зоны. Для указанных волн в кольцевом пространстве между двумя зонами связи приема совершенно нет. Эти зоны шириной от нескольких сот до нескольких тысяч километров называются зонами молчания — мертвыми зонами.
8. Ползающие мертвые зоны. Мертвые зоны меняют свое положение для данной длины волны по времени суток и года. Об'ясняют это тем, что высота слоя Хевисайда меняется: днем она равна около 200 километров, а ночью — около шестисот. Ночью лучи солнца перестают ионизировать воздух и высота слоя Хевисайда повышается, меняется и характер отражения волны и расстояния дальнодействия и положение мертвой зоны, как это наглядно изображено на рис. обложки журнала.
9. Путь лучей разных коротких волн. Короткие волны от 15 до 60 метров имеют главным образом дальнодействие путем отраженной волны и дальнодействие непосредственное, ограниченное иногда десятками километров. Волны от 60 до 100 метров перекрывают прямым и отраженным лучем область своего действия и для них мертвые зоны не существуют. Наконец короткие волны ниже 15 метров обнаруживают лишь прямой луч; от слоя Хевисайда, как думают, они не отражаются, а проникают сквозь него или поглощаются им.
10. Роль поляризации при коротких волнах. Разные неблагоприятные явления для связи на коротких волках об'ясняют искажением свободных волн, вследствие поляризации. Так, например, короткая волна, проходя в магнитном поле, горизонтально поляризуется, как изображено на рисунке заставки в нашей статье, что сопровождается потерей энергии.
11. Роль атмосферических. Много врагов у коротких волн, не считаясь даже с косностью и консерватизмом самой техники. Даже самый свирепый враг длинноволной радиосвязи и тот не побежден вполне короткими волнами — атмосферные разряды. Правда, на коротких волнах они значительно слабее и в северных и средних широтах почти не чувствительны для коротковолной связи.
12. Дальнейшие перспективы. Все же перспективы связи на коротких волнах настолько заманчивы, что изучение вопроса связи помощью коротких волн привлекает к себе целый батальон ученых и экспериментаторов, и до настоящего времени еще никто не решается определенно высказаться по вопросу коротких волн, как вполне исчерпанному и узко ограниченному в своем применении для настоящего и будущего. Но что бы ни говорили, короткие волны уже иногда и теперь оказывают громадные услуги для трансатлантической радиосвязи, применяясь как вспомогательное средство при длинноволных передающих станциях громадной мощности.
