Радиоволны кто и когда открыл

10

Кто открыл радиоволны

Радиоволны открыты в историческом масштабе времени совсем недавно, немногим более ста лет назад.

В первой половине XIX в. английский исследователь Майкл Фарадей, открывший и описавший многие законы электричества и магнетизма, высказал теорию, что электромагнитные взаимодействия распространяются на расстояние не мгновенно, а с некоторой, пусть и очень большой, ско­ростью. Отсюда следовал вывод, что эти взаимодействия, или поля, могут существовать независимо от источника, их породившего. Так было положено начало открытию электромагнитных волн.

Через 100 лет другой английский ученый Максвелл составил систему уравнений, которые обобщают известные опытные за­коны электричества. Эти уравнения до сих пор служат основой. Из уравнений Максвелла следовало, что могут существовать не­зависимые от источников быстропеременные электромагнитные поля, переносящие энергию и распространяющиеся в вакууме со скоростью с =3×108 м/с. Эта скорость удиви­тельно точно совпала со скоростью света, что позволило предполо­жить, что свет — это тоже электромагнитные волны, хотя и очень малой длины.

Практически электромагнитные волны удалось получить_ талько через 20 лет, в 1886 г., немецкому ученому и экспериментатору Генриху Герцу. Он осуществил их передачу и прием, а также исследовал отражение и преломление.

Исторически первым излучателем электромагаитных волн был диполь Герца. Он состоит из двух стержней с шарами или дисками на концах, обладающих не­которой емкостью. В то же время стерж­ни, как и любой проводник, обладают индуктивностью. Диполь представляет собой последовательный колебательный контур и имел некоторую резонансную частоту.

Знаменитый изобретатель в области электротехники Никола Тесла сконструировал в 1891 г. резонансный трансформатор, позволяющий получать очень высокие напряжения высокой частоты, и высказал мысль о возможности передачи электромагнитной энергии вдоль поверхности земли без проводов. Построенная им в 1893 г. уста­новка для передачи высокочастотной энергии без проводов содержа­ла передающий и приемный резонансные трансформаторы, оснащен­ные высоко поднятыми антеннами. Практического применения с целью передачи энергии эта установ­ка не получила, вероятно, из-за очень низкого КПД. Но идея пере­дачи сигналов с помощью электромагнитных колебаний уже носи­лась в воздухе.

Ряд исследователей стремились укоротить длину волны генери­руемых колебаний, уменьшая размеры разрядника и совершенствовали приемник, ведь сначала электромаг­нитные волны регистрировались наблюдением микроскопических искр в зазоре приемного вибратора, а для их возникновения нужна была очень большая напряженность поля.

Француз Бранли изобрел когерер, прототип современного детектора. Название «когерер» принадлежит Лоджу, построившему на его основе приемник с батареей и гальванометром, включенным в цепь когерера. К 1894 году приемник обнаруживал электромагнитное излучение искрового вибратора Герца на расстоянии около 40 метров.

Позже Попову удалось создать значительно более чувствительный приемник электромагнитных колебаний на основе когерера. Несколько позже аналогичный приемник был изготовлен молодым итальянцем Маркони.

Благодаря работе многих изобретателей дальность радиосвязи возросла с сотен метров до сотен километров.

Свойства и диапазоны радиоволн

Радиоволна содержит два переменных во времени и в пространстве поля: электрическое Е и магнитное Н. Оба они перпендикулярны друг другу и направле­но распространения. Поля не могут существовать независимо: колебания электрического порождают магнитное, а колебания магнитного — электрическое, только так, поддерживая друг друга, они и распространяются в пространстве, «оторвавшись» от источника.

Волна распространяется вдоль оси X и путь, проходимый волной за один период колебаний Т, называется длиной волны λ — сТ. Пе­риод обратно пропорционален частоте колебанийƒ: Т = 1/ƒ. Отсюда следует формула, связывающая частоту колебаний и дли­ну волны: λ = с / ƒ.

Кроме частоты колебаний радиоволна характеризуется поляриза­цией — направлением вектора электрического поля Е в пространстве. Радиоволны в однородной среде распространяются прямолинейно.

Амплитуда колебаний характеризует напряженность электрического поля Е и напряженность магнитного поля Н. напряженности полей могут быть любыми – они зависят от мощности источника. Поток мощности, переносимый волной через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения, называется вектором Пойтинга: П=ЕН

Поскольку электрическое поле порождает магнитное и наоборот, между амплитудами полей существует прямо пропорциональная зависимость. Уравнения Максвелла дают простую связь: Е=WH, где W – волновое сопротивление пространства. Это соотношение полностью эквивалентно закону Ома в электротехнике. С учетом этого плотность потока мощности можно связать с напряженностью электрического поля: П=Е2/120π. Напряженностью магнитного поля пользуются редко.

Радиоволны: их диапазон, длина, частота, история открытия, применение

Радиоволны это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (300 000 км/сек) . Кстати свет также относится к электромагнитным волнам, что и определяет их весьма схожие свойства (отражение, преломление, затухание и т. п.) .

А рождаются они при изменении электрического поля, например, когда через проводник проходит переменный электрический ток или когда через пространство проскакивают искры, т. е. ряд быстро следующих друг за другом импульсов тока.Электромагнитное излучение характеризуется частотой, длиной волны и мощностью переносимой энергии.

Частота электромагнитных волн показывает, сколько раз в секунду изменяется в излучателе направление электрического тока и, следовательно, сколько раз в секунду изменяется в каждой точке пространства величина электрического и магнитного полей. Измеряется частота в герцах (Гц) единицах названных именем великого немецкого ученого Генриха Рудольфа Герца. 1 Гц это одно колебание в секунду.

1 мегагерц (МГц) миллион колебаний в секунду. Зная, что скорость движения электромагнитных волн равна скорости света, можно определить расстояние между точками пространства, где электрическое (или магнитное) поле находится в одинаковой фазе. Это расстояние называется длиной волны. Длина волны (в метрах) рассчитывается как отношение скорости света взятой в метрах к частоте электромагнитного излучения взятой в МГц.

Такое соотношение показывает, например, что на частоте 1 МГц длина волны составляет 300 метров.С увеличением частоты длина волны уменьшается, с уменьшением частоты длина волны увеличивается.

Радиоволны излучаются через антенну в пространство и распространяются в виде энергии электромагнитного поля. И хотя природа радиоволн одинакова, их способность к распространению сильно зависит от длины волны.

330 кГц Очень низкие частоты (ОНЧ) Мириаметровые 10010 км30300 кГц Низкие частоты (НЧ) Километровые 101 км3003000 кГц Средние частоты (СЧ) Гектометровые 10.1 км330 МГц Высокие частоты (ВЧ) Декаметровые 10010 м30300 МГц Очень высокие частоты (ОВЧ) Метровые 101 м3003000 МГц Ультра высокие частоты (УВЧ) Дециметровые 10.1 м330 ГГц Сверхвысокие частоты (СВЧ) Сантиметровые 101 см30300 ГГц Крайне высокие частоты (КВЧ) Миллиметровые 101 мм

3003000 ГГц Гипервысокие частоты (ГВЧ)

Радиоволны: применение и свойства

Радиоволны пронизывают наши тела и каждый миллиметр пространства вокруг нас. Без них невозможно представить жизнь современного человека. Радиоволны проникли в каждую сферу нашей жизни. Уже более 100 лет они являются частью нашей жизни и невозможно представать существование человека без них.

Что это такое?

Радиоволна — электромагнитное излучение, которое распространяется в пространстве с особой частотой. Слово «радио» произошло от латинского — луч. Одна из характеристик радиоволн — частота колебаний, которая измеряется в Герцах. Так она названа в честь немецкого учёного, физика Генриха Герца. Он получил электромагнитные волны и исследовал их свойства. Колебания волны и её частота связаны друг с другом. Чем выше последняя, тем короче колебания.

Существует теория о том, что радиоволны возникли в момент большого взрыва. И хотя магнитные волны были всегда, человечество открыло их для себя сравнительно недавно. В 1868 году шотландец Джеймс Максвелл в своей работе описал их. Затем немецкий физик Генрих Герц доказал в теории их существование. Это произошло в 1887 году. С тех пор интерес к магнитным волнам не иссякает. Исследования радиоволн ведутся во многих ведущих институтах мира.

Сферы применения радиоволн обширны — это и радио, и средства радиолокации, телевидение, телескопы, радары, микроволновые печи и всевозможные беспроводные средства связи. Широко используют их и в косметологии. Интернет, телевидение и телефония — все современные коммуникации, невозможны без магнитных волн.

Именно благодаря изучению этого явления, мы можем отправлять информацию на расстояния. Радиоволны формируются при прохождении по проводнику высокочастотного электрического тока. Заслугу изобретения радио многие учёные приписывают себе. И почти в каждой стране есть такой гений, кому мы обязаны этим уникальным изобретением. В нашей стране считают, что одним из изобретателей был Александр Степанович Попов.

Изобретение радио началось с устройства радиокондуктора Эдварда Бранли в 1890 году. Этот французский учёный создал свой прибор на основе идеи Генриха Герца, которая заключалась в том, что когда электромагнитная волна попадает на радиоустройство, возникает искра. Прибор Бранли использовали для приёма сигнала. Первым опробовал этот прибор на 40 метров англичанин Оливер Лодж в 1894 году. Александр Попов усовершенствовал приёмник Лоджа. Произошло это в 1895 году.

Телевидение

Применение радиоволн в телевидении имеет тот же принцип. Телевышки усиливают и передают сигнал в телевизоры, и они уже преобразуют их в изображение. Применение радиоволн в сотовой связи выглядит так же. Только требуется более плотная сеть ретросерсорных вышек. Эти вышки являются базовыми станциями, которые передают сигнал и принимают его от абонента.

Сейчас распространена технология Wi-Fi, которая была разработана в 1991 году. Ее работа стала возможной после изучения свойств радиоволн и применение их значительно расширилось.

Именно радиолокация даёт представление о том, что происходит на земле, в небе и в море, и в космосе. Принцип работы прост — радиоволна, передаваемая антенной, отражается от препятствия и возвращается назад сигналом. Компьютер обрабатывает его и выдаёт данные о размере объекта, скорости передвижения и направлении.

Радары с 1950 г. применяются также на дорогах, для контроля скорости автомобилей. Это было обусловлено растущим количеством автомобилей на дорогах и необходимым контролем над ними. Радар — это устройство для дистанционного определения скорости движущегося автомобиля. Полицейские оценили удобство использования этого устройства и через несколько лет радары были на всех дорогах мира. С каждым годом эти приборы видоизменялись, совершенствовались и на сегодняшний день их есть огромное количество видов. Делятся они на две группы: лазерные и «доплеровские».

Свойства радиоволн

Радиоволны обладают интересными особенностями:

• если радиоволна распространяется в среде, отличающаяся от воздуха, то она поглощает энергию;
• траектория волны искривляется, если она находится в неоднородной среде и называется рефракцией радиоволны;
• в однородной сфере радиоволны распространяются прямолинейно со скоростью, зависящей от параметров среды, и сопровождаются убыванием плотности потока энергии с увеличением расстояния;
• когда радиоволны переходят с одной среды в другую, они отражаются и преломляются;
• дифракцией называется свойство радиоволны огибать препятствие, которое встречается на их пути, но здесь есть одно необходимое условие — величина препятствия должна быть соизмерима с длиной волны.

Виды волн

Радиоволны делятся на три категории: короткие, средние и длинные. К первым относят волны с длиной от 10 до 100 м, что позволяет создавать направленные антенны. Они могут быть земными и ионосферными. Применение коротким радиоволнам нашлось в связи и вещании на большие расстояния.

Длина средних волн обычно варьируется от 100 до 1000 м. Частоты, характерные для них — 526-1606 кГц. Применение средних радиоволн реализовано во многих каналах вещания России.

Длинная – это волна от 1000 до 10 000 м. То, что выше этих показателей, называют сверхдлинными волнами. Эти волны имеют свойства малого поглощения при прохождении через сушу и море. Поэтому основное применение длинных радиоволн — в подводной и подземной связи. Особым их свойством является устойчивость к напряжённости электрического тока.

Заключение

Наконец, стоит отметить, что изучение радиоволн идёт и по сей день. И, возможно, принесёт людям ещё немало сюрпризов.

Карта сайта

ЧТО ТАКОЕ РАДИОВОЛНЫ

Радиоволны – это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (300 000 км/сек). Кстати, свет это тоже электромагнитные волны, обладающие схожими с радиоволнами свойствами (отражение, преломление, затухание и т.п.).

Радиоволны переносят через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний. А рождаются они при изменении электрического поля, например, когда через проводник проходит переменный электрический ток или когда через пространство проскакивают искры, т.е. ряд быстро следующих друг за другом импульсов тока.

Электромагнитное излучение характеризуется частотой, длиной волны и мощностью переносимой энергии. Частота электромагнитных волн показывает, сколько раз в секунду изменяется в излучателе направление электрического тока и, следовательно, сколько раз в секунду изменяется в каждой точке пространства величина электрического и магнитного полей. Измеряется частота в герцах (Гц) – единицах названных именем великого немецкого ученого Генриха Рудольфа Герца. 1 Гц – это одно колебание в секунду, 1 мегагерц (МГц) – миллион колебаний в секунду. Зная, что скорость движения электромагнитных волн равна скорости света, можно определить расстояние между точками пространства, где электрическое (или магнитное) поле находится в одинаковой фазе. Это расстояние называется длиной волны. Длина волны в метрах рассчитывается по формуле:

или примерно ,где f – частота электромагнитного излучения в МГц.

Из формулы видно, что, например, частоте 1 МГц соответствует длина волны ок. 300 м. С увеличением частоты длина волны уменьшается, с уменьшением – догадайтесь сами. В дальнейшем мы убедимся, что длина волны напрямую влияет на длину антенны для радиосвязи.

Электромагнитные волны свободно проходят через воздух или космическое пространство (вакуум). Но если на пути волн встречается металлический провод, антенна или любое другое проводящее тело, то они отдают ему свою энергию, вызывая тем самым в этом проводнике переменный электрический ток. Но не вся энергия волны поглощается проводником, часть ее отражается от его поверхности и либо уходит обратно, либо рассеивается в пространстве. Кстати, на этом основано применение электромагнитных волн в радиолокации.

Еще одним полезным свойством электромагнитных волн является их способность огибать на своем пути некоторые препятствия. Но это возможно лишь в том случае, когда размеры объекта меньше, чем длина волны, или сравнимы с ней. Например, чтобы обнаружить самолет, длина радиоволны локатора должна быть меньше его геометрических размеров (менее 10 м). Если же тело больше, чем длина волны, оно может отразить ее. Но может и не отразить. Вспомните военную технологию снижения заметности «Stealth», в рамках которой разработаны соответствующие геометрические формы, радиопоглощающие материалы и покрытия для уменьшения заметности объектов для локаторов.

Энергия, которую несут электромагнитные волны, зависит от мощности генератора (излучателя) и расстояния до него. По научному это звучит так: поток энергии, приходящийся на единицу площади, прямо пропорционален мощности излучения и обратно пропорционален квадрату расстояния до излучателя. Это значит, что дальность связи зависит от мощности передатчика, но в гораздо большей степени от расстояния до него.

Радиоволны, используемые в радиотехнике, занимают область, или более научно – спектр от 10 000 м (30 кГц) до 0.1 мм (3 000 ГГц). Это только часть обширного спектра электромагнитных волн. За радиоволнами (по убывающей длине) следуют тепловые или инфракрасные лучи. После них идет узкий участок волн видимого света, далее – спектр ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма лучей – все это электромагнитные колебания одной природы, отличающиеся только длиной волны и, следовательно, частотой.

Хотя весь спектр разбит на области, границы между ними намечены условно. Области следуют непрерывно одна за другой, переходят одна в другую, а в некоторых случаях перекрываются.

Международными соглашениями весь спектр радиоволн, применяемых в радиосвязи, разбит на диапазоны:

Наименование диапазона частот

Наименование диапазона волн

Очень низкие частоты (ОНЧ)

Низкие частоты (НЧ)

Средние частоты (СЧ)

Высокие частоты (ВЧ)

Очень высокие частоты (ОВЧ)

Ультравысокие частоты (УВЧ)

Сверхвысокие частоты (СВЧ)

Крайневысокие частоты (КВЧ)

Гипервысокие частоты (ГВЧ)

Но эти диапазоны весьма обширны и, в свою очередь, разбиты на участки, куда входят так называемые радиовещательные и телевизионные диапазоны, диапазоны для наземной и авиационной, космической и морской связи, для передачи данных и медицины, для радиолокации и радионавигации и т.д. Каждой радиослужбе выделен свой участок диапазона или фиксированные частоты.

Распределение спектра между различными службами.

Эта разбивка довольно запутана, поэтому многие службы используют свою «внутреннюю» терминологию. Обычно при обозначении диапазонов выделенных для наземной подвижной связи используются следующие названия:

Из-за особенностей распространения в основном применяется для дальней связи.

Гражданский диапазон, в котором могут пользоваться связью частные лица. В разных странах на этом участке выделено от 40 до 80 фиксированных частот (каналов).

Диапазон подвижной наземной связи. Непонятно почему, но в русском языке не нашлось термина, определяющего данный диапазон.

Наиболее распространенный диапазон подвижной наземной связи.

Диапазон подвижной наземной связи. Иногда не выделяют этот участок в отдельный диапазон, а говорят УКВ, подразумевая полосу частот от 136 до 512 МГц.

806–825 и 851–870 МГц

Традиционный «американский» диапазон; широко используется подвижной связью в США. У нас не получил особого распространения.

Не надо путать официальные наименования диапазонов частот с названиями участков, выделенных для различных служб. Стоит отметить, что основные мировые производители оборудования для подвижной наземной связи выпускают модели, рассчитанные на работу в пределах именно этих участков.

В дальнейшем мы будем говорить о свойствах радиоволн применительно к их использованию в наземной подвижной радиосвязи.

КАК РАСПРОСТРАНЯЮТСЯ РАДИОВОЛНЫ

Радиоволны излучаются через антенну в пространство и распространяются в виде энергии электромагнитного поля. И хотя природа радиоволн одинакова, их способность к распространению сильно зависит от длины волны.

Земля для радиоволн представляет проводник электричества (хотя и не очень хороший). Проходя над поверхностью земли, радиоволны постепенно ослабевают. Это связано с тем, что электромагнитные волны возбуждают в поверхности земли электротоки, на что и тратится часть энергии. Т.е. энергия поглощается землей, причем тем больше, чем короче длина волна (выше частота).

Кроме того, энергия волны ослабевает еще и потому, что излучение распространяется во все стороны пространства и, следовательно, чем дальше от передатчика находится приемник, тем меньшее количество энергии приходится на единицу площади и тем меньше ее попадает в антенну.

Передачи длинноволновых вещательных станций можно принимать на расстоянии до нескольких тысяч километров, причем уровень сигнала уменьшается плавно, без скачков. Средневолновые станции слышны в пределах тысячи километров. Что же касается коротких волн, то их энергия резко убывает по мере удаления от передатчика. Этим объясняется тот факт, что на заре развития радио для связи в основном применялись волны от 1 до 30 км. Волны короче 100 метров вообще считались непригодными для дальней связи.

Однако дальнейшие исследования коротких и ультракоротких волн показали, что они быстро затухают, когда идут у поверхности Земли. При направлении излучения вверх, короткие волны возвращаются обратно.

Еще в 1902 английский математик Оливер Хевисайд (Oliver Heaviside) и американский инженер-электрик Артур Эдвин Кеннелли (Arthur Edwin Kennelly) практически одновременно предсказали, что над Землей существует ионизированный слой воздуха – естественное зеркало, отражающее электромагнитные волны. Этот слой был назван ионосферой.

Ионосфера Земли должна была позволить увеличить дальность распространения радиоволн на расстояния, превышающие прямую видимость. Экспериментально это предположение было доказано в 1923. Радиочастотные импульсы передавались вертикально вверх и принимались вернувшиеся сигналы. Измерения времени между посылкой и приемом импульсов позволили определить высоту и количество слоев отражения.

Распространение длинных и коротких волн.

Отразившись от ионосферы, короткие волны возвращаются к Земле, оставив под собой сотни километров «мертвой зоны». Пропутешествовав к ионосфере и обратно, волна не «успокаивается», а отражается от поверхности Земли и вновь устремляется к ионосфере, где опять отражается и т. д. Так, многократно отражаясь, радиоволна может несколько раз обогнуть земной шар.

Установлено, что высота отражения зависит в первую очередь от длины волны. Чем короче волна, тем на большей высоте происходит ее отражение и, следовательно, больше «мертвая зона». Эта зависимость верна лишь для коротковолновой части спектра (примерно до 25–30 МГц). Для более коротких волн ионосфера прозрачна. Волны пронизывают ее насквозь и уходят в космическое пространство.

Из рисунка видно, что отражение зависит не только от частоты, но и от времени суток. Это связано с тем, что ионосфера ионизируется солнечным излучением и с наступлением темноты постепенно теряет свою отражательную способность. Степень ионизации также зависит от солнечной активности, которая меняется в течение года и из года в год по семилетнему циклу.

Отражательные слои ионосферы и распространение коротких волн в зависимости от частоты и времени суток.

Радиоволны УКВ диапазона по свойствам в большей степени напоминают световые лучи. Они практически не отражаются от ионосферы, очень незначительно огибают земную поверхность и распространяются в пределах прямой видимости. Поэтому дальность действия ультракоротких волн невелика. Но в этом есть определенное преимущество для радиосвязи. Поскольку в диапазоне УКВ волны распространяются в пределах прямой видимости, то можно располагать радиостанции на расстоянии 150–200 км друг от друга без взаимного влияния. А это позволяет многократно использовать одну и ту же частоту соседним станциям.

Распространение коротких и ультракоротких волн.

Свойства радиоволн диапазонов ДЦВ и 800 МГц еще более близки к световым лучам и потому обладают еще одним интересным и важным свойством. Вспомним, как устроен фонарик. Свет от лампочки, расположенной в фокусе рефлектора, собирается в узкий пучок лучей, который можно послать в любом направлении. Примерно то же самое можно проделать и с высокочастотными радиоволнами. Можно их собирать зеркалами-антеннами и посылать узкими пучками. Для низкочастотных волн такую антенну построить невозможно, так как слишком велики были бы ее размеры (диаметр зеркала должен быть намного больше, чем длина волны).

Возможность направленного излучения волн позволяет повысить эффективность системы связи. Связано это с тем, что узкий луч обеспечивает меньшее рассеивание энергии в побочных направлениях, что позволяет применять менее мощные передатчики для достижения заданной дальности связи. Направленное излучение создает меньше помех другим системам связи, находящимся не в створе луча.

При приеме радиоволн также могут использоваться достоинства направленного излучения. Например, многие знакомы с параболическими спутниковыми антеннами, фокусирующими излучение спутникового передатчика в точку, где установлен приемный датчик. Применение направленных приемных антенн в радиоастрономии позволило сделать множество фундаментальных научных открытий. Возможность фокусирования высокочастотных радиоволн обеспечила их широкое применение в радиолокации, радиорелейной связи, спутниковом вещании, беспроводной передаче данных и т.п.

Параболическая направленная спутниковая антенна (фото с сайта ru.wikipedia.org).

Необходимо отметить, что с уменьшением длины волны возрастает затухание и поглощение энергии в атмосфере. В частности на распространение волн короче 1 см начинают влиять такие явления как туман, дождь, облака, которые могут стать серьезной помехой, ограничивающей дальность связи.

Мы выяснили, что радиоволны обладают различными свойствами распространения в зависимости от длины волны и каждый участок радиоспектра применяется там, где лучше всего используются его преимущества.

Попов, Маркони, Тесла: кто на самом деле изобрёл радио?

Есть такое выражение: «у успеха много отцов, а неудача всегда сирота». Неудивительно, что изобретение радио приписывают аж трём разным учёным. В России считается, что это сделал Александр Попов, в Европе авторство отдают Гульермо Маркони, а в США уверены — постарался Никола Тесла. В честь недавнего 160-летия российского физика выясняем, кто прав.

День радио

На первый взгляд, ситуация безумная: три стороны отстаивают взаимоисключающие теории первенства. Американцы продвигают Теслу как изобретателя радио примерно с середины прошлого столетия, хотя в череде других его феерических открытий этот факт немного растворяется.

В Европе по-прежнему популярна идея открытия Маркони, что лучше всего иллюстрирует огромный блок с перечислением его достижений на английской Википедии. Хотя в общем западном дискурсе, первенство Маркони всё-таки поставлено под сомнение Теслой.

А вот Попов широко известен у нас, зато почти незаметен за рубежом. Об этом говорит и крохотный абзац во всё в той же английской статье на Википедии, и первые девять ссылок на вопрос «who invented the radio» — западный Google о Попове не знает.

Кто прав — Европа, США или Россия? Разбираемся.

Попов

7 мая 1895 года в Петербургском университете Попов показал коллегам своё изобретение — прибор, способный передавать сигналы. Это событие было зафиксировано в протоколе Русского физико-химического общества как сообщение «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям». Стоп. Какие порошки? А те самые, которые открыли путь к практическому применению электромагнитных волн.

Задолго до перфоманса Попова физики заметили, что металлические опилки — отличные приёмники радиосигнала. Проходящая через них электромагнитная волна искрит и окисляет насыпанную в колбу стружку. Та меняет электропроводность и немного «слипается». Чтобы вернуть «металлическим порошкам» прежние свойства, их нужно немного встряхнуть. Для этого в 1890 году изобретатель Эдуард Бранли придумал специальный прибор — когерер.

Именно от опытов французского коллеги и отталкивался Попов.

Учёный улучшил прибор, прикрепив к нему обыкновенный звонок. При наличии сигнала молоточек одновременно извлекал звук и ударял и по стеклянной колбе. Опилки встряхивались, а пользователь понимал длительность сигнала. Получалось как в азбуке Морзе: на короткий сигнал прибор отвечал коротким звонком, на длинный — продолжительной трелью.

Один из приёмников Попова

А ещё Попов использовал в своём устройстве антенну. Этот элемент позволил учёному претендовать на лавры «отца радио». В журнале «Электричество» 1925 года российский учёный и основатель радиотехники Имант Фрейман так объяснял вклад коллеги:

Был известен индуктор, могущий дать при искровом разряде ток высокой частоты в колебательной электрической цепи, был известен когерер, могущий выявить наличие тока высокой частоты; орган же, связывающий внешнее электромагнитное поле с теми цепями, в которых можно было возбудить или выявить ток высокой частоты, однако, известен не был; вибратор Герца ни в коем случае не может почитаться за технический прообраз радиосети,— его нужно было искать в другом месте,— и немалая заслуга Попова заключается в том, что он этот прообраз искал и нашёл.

Имант Фрейман один из основателей отечественной радиотехники

В итоге изобретение попало на страницы «Русского физико-химического общества» — описание прибора перевели на все основные европейские языки. Уже в марте 1896 года удалось передать осмысленный радиосигнал на расстояние 250 метров. А серьёзное испытание техника Попова прошла в 1899-м, когда броненосец «Генерал-адмирал Апраксин» пробил бок в Финском заливе.

Ледокол «Ермак» спасает броненосец «Генерал-адмирал Апраксин».

Благодаря радиотелеграфным станциям, построенным на месте аварии и берегу, экипаж отправил «на землю» данные, которые помогли вытащить корабль из ледяного плена. Когда спасательная операция завершилась, Попова заслуженно наградили на родине. А броненосец прожил ещё до 30-х годов, пока не был списан в утиль.

Как писал журнал «Радио», отдельная заслуга учёного в том, что его «аппаратура имела ещё одно исключительно важное достоинство для того времени — она предстала в виде законченной разработки, пригодной для быстрого внедрения». Помимо России, радиоприбор производили в Германии, США, Франции. И везде его называли «схемой Попова» — вплоть до самой смерти изобретателя.

Особенно продуктивное сотрудничество сложилось у Попова с французским предпринимателем Э. Дюкрете — их переписка легла в основу отдельной книги. В ней отмечается, что «благодаря активности самого Дюкрете, его поддержке авторитета Попова в многочисленных выступлениях, имя Попова как изобретателя беспроволочного телеграфирования стало достаточно широко известно на Западе».

И это действительно так. Да, обычному западному человеку Попов не очень известен, однако заграничное научное сообщество неоднократно отмечало заслуги россиянина. Например, 7 мая 1895 года по версии ЮНЕСКО входит в список «важнейших в истории радио дат». В женевском Международном союзе электросвязи огромный зал назван именем Попова — ему, как пионеру радиосвязи, посвящена мемориальная табличка. А в 2005 году американский Институт инженеров электротехники и электроники установил в Петербургском университете ЛЭТИ мемориальную доску Попову в честь юбилейного 110-летия со дня изобретения радио.

Конечно, в широком сознании российского ученого вытеснили Маркони и Тесла. Однако это вряд ли расстроило бы нашего физика.

Он не гнался за личной славой, а просто хотел подарить стране что-то полезное. Не зря ему принадлежит знаменитая фраза: «Если не современники, то, может быть, потомки наши поймут, сколь велика моя преданность нашей Родине и как счастлив я, что не за рубежом, а в России открыто новое средство связи».

Маркони

Слава итальянца Гильермо Маркони вызывает больше вопросов, нежели биографии остальных участников этой запутанной истории. При этом нельзя отрицать, что его имя тоже вписано в хроники развития радио. Ведь именно Маркони в 1896 году первым получил патент на гаджет, способный передавать и принимать радиоволны. Его прибор был очень похож на изобретение как Попова, так и Теслы, а назывался «Усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов в передающем аппарате».

Обратите внимание на первое слово — Маркони действительно улучшил чужие изобретения, добавив несколько катушек и металлические пластины. Правда, в своей заявке на патент он намеревался использовать прибор для приёма сигналов не только по воздуху, но и через землю и воду, что несколько противоречит законам физики.

Российские исследователи любят вспоминать этот курьёзный случай, указывая на некомпетентность молодого физика — Маркони тогда было чуть больше 20 лет, и он только-только начал изучать радиоволны. Что, впрочем, не помешало ему стать изобретателем на бумаге.

Есть за Маркони и эпохальное открытие: его опыты подтвердили, что электромагнитные волны могут уходить за пределы горизонта.

В декабре 1901 года итальянец передал через Атлантический океан сигнал на азбуке Морзе. Эта новость дала понять научному сообществу — передавать волны за горизонт можно, причём над водой тоже. Более того, так получается даже быстрее.

Остальная слава итальянца обусловлена тем, что он толково продвигал свои радиоприборы — например, провёл первый радиорепортаж. Когда началась очередная парусная регата, он оснастил радиоаппаратурой яхту принца Уэльского. Тот незадолго до заплыва повредил ногу, и в Британии очень волновались, как же сын королевы Виктории справится с гонками. Приёмник Маркони бесперебойно поставлял сводки о здоровье аристократа — эти новости радостно подхватывала пресса. Вскоре всё королевство узнало не только о погоде на море, но и об изобретениях итальянца.

Приёмники Маркони начали расходиться по судам и домам. Да, это больше заслуга рекламы, но повсеместное распространение радио спасло сотни жизней. Например, экипаж «Титаника» подал сигнал SOS именно по аппарату, установленному «Международной компанией морской связи Маркони». Если бы не это устройство — неизвестно, сколько людей удалось бы спасти.

Аппарат Маркони, который был в «Титанике»

Правда, обошлось бы вообще без жертв, если бы Маркони не препятствовал установке на кораблях оборудования других компаний. В ту ночь на расстоянии всего восьми километров от «Титаника» проплывал пароход «Калифорниан», но из-за старого приёмника там не распознали сигнал. Из других «грехов» изобретателя: он состоял в фашистской партии, фотографировался с Муссолини, а также провоцировал добропорядочных советских граждан на преклонение перед Западом.

Вероятно, по этим причинам Советский Союз в своё время развернул мощную пропаганду против «воришки-итальянца».

А ещё Союзу не хотелось упускать славу Попова как «отца радио». Штука в том, что в те годы активно развивалась система авторского права. Можно было заставить другие страны платить за использование изобретений, сделанных у себя. Поэтому в СССР очень хотели иметь в своих рядах как можно больше новаторов.

Тесла

Сейчас Тесла воспринимается как «Илон Маск XX века». Он изобрёл электрический счётчик, разработал теорию полей, спровоцировав постройку Ниагарской ГЭС, изучил влияние тока на человеческий организм, а ещё придумал фантастический резонатор и, возможно, первый электромобиль.

Никто не спорит, что Тесла был гением. Тогда откуда сомнения, что он изобрёл радио?

Серб раньше всех приблизился к созданию приёмника электромагнитных волн. Об этом он заговорил ещё в 1890 году: «Недорогой аппарат позволит владельцу слушать в море или на земле музыку или песни, речь политического лидера, выдающегося учёного или проповеди священника, находящегося на огромном расстоянии». А в 1893-м Тесла выступил с докладом «О свете и других высокочастотных явлениях» в Институте Франклина в Филадельфии. Там он описал приёмник и передатчик, антенну, заземление, контур, катушку индуктивности, конденсатор и даже репродуктор, придуманный им ещё в Будапеште.

В общем, это было почти готовое радио. Казалось бы — вот оно, открытие, патент и мировая слава. Но Тесла не погнался за мелкой рыбешкой и не стал акцентировать внимание на изобретении. Беспроводная связь была лишь частью его фантастического, но, кажется, вполне осуществимого замысла — передавать электроэнергию по всему миру, не используя провода.

Теслу интересовали другие вещи

С помощью огромного резонатора он собирался гнать ток в любую точку планеты. Например, так Тесла описывал одну из станций: «Эта станция позволяет получить электрические мощности до десяти миллионов лошадиных сил. Она рассчитана на обслуживание всех возможных технических достижений без излишних затрат».

Помимо безумных амбиций, помехой для получения патента мог стать и масштабный пожар в лаборатории Теслы в 1895 году. Восстановление записей и нервов, конечно же, потребовало времени, и вступить в борьбу за свои права исследователь смог лишь значительно позднее.

Тем не менее он получил по заслугам, но уже в США.

Вмешались политические и экономические интересы. Долгое время Патентное ведомство США не выдавало Маркони патент на изобретение радио, ссылаясь на приоритет Теслы. Решение изменили в 1904-м — возможно, из-за мощной финансовой поддержки Маркони в Америке. После того, как итальянец получил ещё и Нобелевскую премию в 1911 году, Тесла не смог молчать и подал на Marconi Company в суд.

Тесла в старости

Маркони ответил, но уже не коллеге-учёному, а правительству США — мол, американцы использовали его патенты во время Первой мировой войны. И тоже подал в суд. Тогда США просто уклонились от иска, отдав патент сербу. Так Теслу официально признали изобретателем радио в Америке — спустя несколько месяцев после смерти.

Наука для политики

Вывод из этих историй один: национальные интересы делают науку полем боя за славу и деньги, а винить некого. Кто знает, как повернулось бы дело, если бы Тесла не проводил свои безумные эксперименты. Маркони, вероятнее всего, был просто хитрым предпринимателем со связями, зато ему удалось поставить изобретение на поток. Неизвестно, как долго ещё раскачивалась бы индустрия без его участия. А Попов хоть и был скромным петербургским интеллигентом, но свою долю признания точно получил — как минимум, на одной шестой части суши.

Дураки о добыче спорят, а умные её делят. Сейчас нам всем доступны радио, телевидение и беспроводные зарядки. Кому сказать за это «спасибо» — решайте для себя самостоятельно.

Кто и когда открыл радиоволны?

Шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл в 1865 году с помощью математических выкладок впервые открыл существование электромагнитного поля.

Подтвердил существование радиоволн немецкий учёный-физик Генрих Рудольф Герц в 1886 году. В 1887 по завершении опытов вышла первая статья Герца «Об очень быстрых электрических колебаниях», а в 1888 – еще более фундаментальная работа «Об электродинамических волнах в воздухе и их отражении».

А русский физик Александр Степанович Попов впервые применил радиоволны для практической радиосвязи.

Приёмы ведения любительской однополосной связи

Практика работы в эфире на одной боковой полосе выработала специфические методы и приемы ведения любительской однополосной связи. далее…

Усиление сигнала SSB

Фильтровый метод формирования однополосного сигнала

Фильтровый метод формирования однонополосного сигнала завоевал наибольшую популярность у радиолюбителей. Это объясняется рядом его преимуществ. далее…

Как Герц открыл радиоволны

В 1886 году Генрих Герц, чьим именем названа единица частоты (в Герцах измеряют, к примеру, число электромагнитных колебаний в секунду), был молодым профессором Университета Карлсруэ, тихой учебной заводи, где он вел курсы вроде метеорологии для агрономов. Располагая минимумом средств и не слишком веря в успех, он прилагал все усилия, чтобы в университете велись хоть какие-то научные исследования. Его самого занимало электромагнитное излучение и в особенности теория Максвелла. Летом 1886-го он женился, и в день его великого открытия, в ноябре того же года, жена Герца, весьма интересовавшаяся его работой, оказалась у него в лаборатории. Герц приспособил индукционную катушку, чтобы генерировать гигантские искры в зазоре между парой небольших сфер на концах металлических стержней. Это была довольно обычная установка для демонстрационных опытов, однако Герц внес в нее кое-какие усовершенствования: стержни были длиннее, а сферы на концах, служившие конденсаторами, где накапливался заряд, больше, чем обычно. Ширину зазора можно было варьировать, а реостат (проводник с переменным сопротивлением) регулировал разность потенциалов в зазоре. Доведя сопротивление реостата до нуля, чтобы вызвать разряд, Герц с удивлением заметил, что слабые искры не прекращают проскакивать. На скамье рядом с прибором лежала еще одна металлическая катушка с парой контактов, куда были насажены сферы, а между ними оставлен зазор для искрового разряда. Во время работы с индукционной катушкой Герц (или, может, его жена) заметили не только ослепительную вспышку между сферами того контура, который катушка подпитывала, но и едва различимые искры в катушке поодаль (которая не была никуда подключена). Ученому выпал редчайший шанс. Как впоследствии писал он сам, “невозможно было прийти к этому явлению, основываясь только на теории”.

Тогда Герц осознал, что странное и необъяснимое происшествие — знак чего-то нового. Совсем немного времени потребовалось, чтобы заключить, что контур-приемник реагировал именно на колебания тока в искровом промежутке первого контура, и измерить частоту колебаний с помощью простейшего стробоскопа — вращающегося зеркальца. Герц показал, что он наблюдал вовсе не явление индукции, как предполагал вначале: до катушки-детектора добиралось излучение, которому для этого приходилось пройти сквозь всю комнату. Длина волны излучения была невероятно большой, зато путешествовало оно со скоростью света. Так был открыт путь к радио и всему, что за ним последовало. До технологической революции, вызванной его открытием, Герц не дожил: вскоре он умер от заражения крови в возрасте 36 лет. Случилось это в Бонне — ученый переехал туда, поскольку ему предоставили более высокую должность в Боннском университете. Вот что Герц писал родителям незадолго до смерти:

Что бы со мной ни стряслось, не печальтесь. Наоборот, вам стоит слегка гордиться — ведь я из тех избранных, которым отведено прожить недолго и при этом ровно столько, сколько следует. Я не выбирал себе такую судьбу, но, раз она мне досталась, следует ею довольствоваться; и, если бы мне дали право выбирать, я, возможно, ее бы и выбрал.

Это напоминает слова Энрико Ферми, который умер — и тоже обидно рано — спустя 70 лет. “Столь ранняя смерть не слишком меня беспокоит, — заявлял Ферми, — поскольку большую часть того, на что я был способен, я сделал”.

Обнаружение радиоволн — пример синхронного открытия, какие часто встречаются в истории науки. Идеи носятся в воздухе. Англичанин Оливер Лодж наблюдал электромагнитное излучение в том же году, что и Герц. Однако вместо того, чтобы написать статью, он отправился покорять Альпы, собираясь по возвращении подготовить работу к печати.

Но было уже поздно: в Лондоне его поджидало известие о статье Герца. Удивительно, но, похоже, Лодж не слишком тогда расстроился.

Воспоминания сестры Генриха Герца: Hertz Johanna, Heinrich Hertz: Memoirs, Letters, Diaries (San Francisco Press, San Francisco, 1977); а также: Susskind Charles, Heinrich Hertz: A Short Life (San Francisco Press, San Francisco, 1995).