Чтение онлайн

По мере совершенствования радиопередатчиков учёные стали применять всё более высокие частоты, т. е. более короткие волны. Эти волны оказались удобными, потому что размеры антенн и электрических контуров получаются тем меньшими, чем короче длина волны. Кроме того, радиотелефония и телевидение на этих коротких волнах осуществляются с большим совершенством. Наконец, при использовании коротких волн одновременная работа многих радиостанций не мешает друг другу.

Эти и некоторые другие (более специальные) причины привели к тому, что уже перед второй мировой войной применялись волны длиной в несколько метров. Частота таких волн — около ста миллионов колебаний в секунду. За годы войны нашли применение ещё более короткие волны; их длина составляет всего несколько сантиметров. Источник таких волн совершает каждую секунду около десяти миллиардов колебаний! Человек должен был бы прожить 300 лет, чтобы его сердце успело сделать такое громадное число ударов.

После того как электромагнитные волны были применены для целей связи, они нашли широкое применение в целом ряде научных исследований.

Прежде всего следует указать, что с помощью радиотехники были значительно усовершенствованы различные способы измерений, применявшиеся в научных исследованиях. Так, например, оказалось возможным построить приборы для точного измерения малых изменений длины — радиомикрометры.

Идея радиомикрометра очень проста. Как было уже рассказано, период колебаний электрического контура зависит от размеров конденсатора, в частности, от расстояния между его пластинами. Если одну из пластин закрепить неподвижно, а другую соединить с предметом, размеры которого изменяются, то при этих изменениях будет меняться расстояние между пластинами, а с ним и период колебаний. Удаётся измерить очень малые изменения периода колебаний, не превышающие одной миллионной доли его значения; тем самым становятся доступными измерению очень малые изменения длины.

Радиомикрометр применяется для изучения изменения размера тел при их нагревании, при намагничивании и т. д. При помощи радиомикрометра удаётся наблюдать, как растёт трава!

Специальные радиотехнические устройства могут длительно работать, создавая колебания строго определённого периода. Число этих колебаний можно точно подсчитать, а значит, и весьма точно измерить время. Так, если какое-то радиотехническое устройство работает с периодом 0,01 секунды, то, очевидно, что 10 тысяч колебаний, которые можно точно отсчитать, устройство совершит ровно в 100 секунд. Так были сконструированы радиочасы.

С помощью таких часов удалось сделать важное открытие, что наша Земля вращается вокруг своей оси не вполне равномерно, как до сих пор предполагалось. Период вращения Земли, т. е. полные сутки, испытывает небольшие изменения (правда, очень ничтожные, измеряемые десятимиллионными долями секунды, но важные с научной точки зрения).

Было установлено, что электромагнитные волны отражаются от верхних слоёв атмосферы (c высоты 100–300 километров).

Это отражение обусловлено присутствием в верхних слоях атмосферы электрически заряженных частиц (молекул, потерявших один или несколько электронов), называемых ионами, а также свободных электронов, оторвавшихся от молекул под влиянием солнечных лучей и по другим причинам.

Изучение этих слоёв атмосферы, так называемой ионосферы, представляет большой научный и практический (для целей надёжной радиосвязи) интерес. Это изучение производится теперь с помощью специальных радиосигналов, посылаемых в ионосферу.

Для изучения более низких слоёв атмосферы — на высотах от 20 до 30 километров — в атмосферу посылаются небольшие шарь|, наполненные водородом в газом, который легче воздуха. Шары снабжены закрытым парашютом, различными метеорологическими приборами (метеорология — наука о погоде) и радиопередатчиками, автоматически передающими по радио показания приборов на разных высотах. Эти сигналы принимаются на земле и расшифровываются. На некоторой высоте шар — его называют радиозондом — разрывается, раскрывается парашют, и приборы в целости медленно опускаются на землю.

Сведения, получаемые с помощью радиозондов, играют большую роль при изучении климата и для предсказаний погоды. С этой же целью применяются автоматические радиометеорологические станции, устанавливаемые в труднодоступных местностях: на вершинах гор, на ледниках, в малонаселённых районах и т. д. В течение многих недель эти станции передают по радио сигналы, соответствующие показаниям метеорологических приборов.

Изучая условия распространения электромагнитных волн различной длины во всевозможных веществах, удаётся получить целый ряд сведений о строении молекул этих веществ и о силах, заставляющих различные атомы объединяться в молекулы. Знание этих сил позволяет людям глубже проникать в тайны природы и более успешно подчинять её себе.

Современная машиностроительная промышленность нуждается в быстрой и надёжной закалке различных металлических изделий. Обычные методы закалки — сильное нагревание и последующее быстрое охлаждение предмета — не всегда достигают цели. Ряд учёных и, в частности, советский физик Вологдин предложили производить закалку быстроменяющимися электрическими токами. Для этой цели изделие помещается внутрь катушки источника электромагнитных колебаний. При быстрых изменениях магнитных сил внутри катушки в изделии возникают быстроменяющиеся электрические токи. Эти токи обладают той особенностью, что они текут только в поверхностных слоях металлического изделия и вызывают сильное нагревание этих слоёв. В то же время более глубокие слои остаются совершенно холодными. Таким образом обеспечивается закалка на желаемую глубину. Эту закалку можно регулировать, подбирая надлежащую быстроту изменения токов в катушке источника. Равномерность глубины закалки получается очень хорошей. Об этом свидетельствует рис. 15, где изображена фотография разреза шестерни.

Разрез был подвергнут травлению, в результате которого граница закалённого слоя видна очень ясно (закалённый слой чернее остального металла). Для закалки требуются очень мощные радиопередатчики, представляющие целые крупные сооружения.

При производстве различных вакуумных приборов (из которых выкачан воздух), таких, как радиолампы, рентгеновские трубки и т. д., часто замечали, что B лампе, откачанной как будто очень хорошо, при работе всё-таки обнаруживается появление небольшого количества воздуха, в результате чего дорогостоящая лампа выходит из строя. Причина этого неприятного явления заключается в там, что металлические части, впаянные в лампу, всегда содержат некоторое количество воздуха, поглощённого металлом. При работе лампы металлические части нагреваются, часть воздуха освобождается из металла и выходит в баллон. Для устранения этого явления следует при изготовлении лампы сильно прогревать её металлические части во время выкачивания воздуха из баллона. Но как же это сделать, не повредив стеклянный баллон? Оказывается, в этом случае можно поместить лампу в катушку источника электромагнитных волн. Благодаря индукции металл нагревается (как и при закалке), а стекло, свойства которого резко отличаются от свойства металла, остаётся почти холодным. Нагретый металл освобождает поглощённый воздух, который и откачивается насосом. Этот процесс, называемый «обезгаживанием» (т. е., удалением газа), широко используется в электровакуумной промышленности.

Электромагнитные волны применяются также при электрической сварке металлов. Как известно, электросварка происходи. благодаря очень сильному разогреванию соприкасающихся металлов, когда по ним пропускают электрический ток. Для электросварки применяют ток, которым мы пользуемся в повседневной жизни. Этот ток меняется медленно: его период составляет 1/50 долю секунды. Но если в месте сварки одновременно с этим током пропустить быстроменяющийся ток, созданный маленьким переносным радиоаппаратом, то сварка происходит гораздо лучше и прочнее.