Опыты Майкла Фарадея и его соотечественника и последователя Кларка Максвелла привели ученых к выводу, что переменное магнитное поле, рождаемое непрерывно изменяющимся током, создает в окружающем пространстве электрическое поле, которое в свою очередь возбуждает магнитное поле, магнитное поле — электрическое и т. д.

Взаимосвязанные, создаваемые друг другом магнитное и электрическое поля образуют единое переменное электромагнитное поле, которое непрерывно, как бы отделяясь и удаляясь от места возбуждения его, распространяется во всем окружающем пространстве со скоростью света, равной 300000 км/с.

Явление возбуждения переменным током электромагнитных полей принято называть излучением электромагнитных колебаний или излучением электромагнитных волн. Встречая на своем пути проводники, магнитные составляющие электромагнитных колебаний возбуждают в этих проводниках переменное электрическое поле, создающее в них такой же переменный ток, как ток, возбудивший электромагнитные волны, только несравненно слабее. На этом замечательном явлении и основана техника радиопередачи и радиоприема.

Равенство скорости распространения электромагнитных волн, создаваемых переменным током, и скорости света не случайно, потому что световые лучи, как, между прочим, и тепловые, по своей природе тоже электромагнитные колебания.

Мысль о родстве световых и электрических явлений высказал русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов еще в середине XVIII в. Теорию электромагнитных волн развил Кларк Максвелл в первой половине прошлого столетия. Однако только в 1888 г. немецкому ученому Генриху Герцу удалось опытным путем доказать сам факт существования электромагнитных волн и найти возможность обнаружить их.

В его опытной установке (рис. 14) излучателем электромагнитных волн был вибратор — два стержня с металлическими шарами на концах, источником напряжения питания вибратора — индукционная катушка Румкорфа (есть в каждом школьном физическом кабинете), а обнаруживателем электромагнитной энергии — резонатор, представляющий собой незамкнутый виток провода, тоже с шарами на концах. Половинки вибратора заряжались до столь высокого напряжения, что между внутренними шарами через воздух проскакивала электрическая искра искусственная молния в миниатюре. Происходил электрический разряд. В этот момент, длившийся малые доли секунды, вибратор излучал короткую серию быстропеременных затухающих, т. е. убывающих по амплитуде, электромагнитных волн. Пересекая провод резонатора, расположенного поблизости, электромагнитная энергия возбуждала в нем электрические колебания, о чем свидетельствовала очень слабая искра, появлявшаяся между шарами резонатора. Еще разряд и новая очередь затухающих электромагнитных колебаний возбуждала в резонаторе слабый переменный ток.

Так Генрих Герц нашел способ возбуждения электромагнитных волн и обнаружения их. Но он не представлял себе путей практического использования своего открытая.

Рис. 14. Опытная установка Г. Герца для возбуждения и обнаружения электромагнитных волн и графическое изображение затухающих электромагнитных волн

Первым, кто по достоинству оценил труды Герца, был преподаватель минного офицерского класса в Кронштадте Александр Степанович Попов. Читая лекции об электромагнитных явлениях и сопровождая их демонстрацией приборов собственного изготовления, А. С. Попов высказал смелую по тому времени мысль о возможности использования электромагнитных волн для передачи сигналов на расстояние без проводов.

Александр Степанович Попов

Это было в последнем десятилетии прошлого века. В то время русский военный флот оснащался новой боевой техникой. Для преодоления морских просторов обновленному флоту нужны были более совершенные средства связи. И русский ученый искал их. После множества опытов и экспериментов А. С. Попов сконструировал принципиально новый прибор, реагировавший на электромагнитные волны на значительном расстоянии. Источником электромагнитных волн был вибратор, такой же, как в опытной установке Герца, но дополненный отрезками проволоки для лучшего излучения. Прием осуществлялся другим отрезком проволоки, соединенным с прибором, сконструированным А. С. Поповым. Как только вибратор начинал излучать электромагнитную энергию, приемный прибор отзывался на нее трелью звонка. Этот прибор, который А. С. Попов демонстрировал 7 мая 1895 г. на заседании физического отделения Русского физико-химического общества, был первым в мире радиоприемником, а присоединенный к нему отрезок проволоки — первой в мире антенной.

Продолжая опыты, А. С Попов обнаружил, что на сконструированный им прибор действуют и атмосферные электрические разряды — молнии. Это навело ученого на мысль об использовании приемника для сигнализации о приближающихся грозах, что и было проверено в одной из петербургских обсерватории.

Эскизный чертеж исторического приемника А. С. Попова ты видишь на рис. 15. Всмотрись в него внимательно, попробуй разобраться в нем и понять, как приемник действует.

Рис. 15. Эскизный чертеж приемника А. С Попова

Не считая батареи, в приемнике три прибора: когерер (изобретенный в 1890 г. французским ученым Эдуардом Бранли), электрический звонок и электромагнитное реле — электромагнит, притягивающий якорь, если через обмотку течет ток.

Когерер представляет собой стеклянную трубку с мелкими металлическими опилками внутри. С помощью тонких металлических полосок он подвешен между опорами 1 и 2. Через обмотку реле одна контактная пластинка когерера соединена с положительным, а вторая — с отрицательным полюсами батареи. Это первая электрическая цепь приемника. Если якорь реле прижать к сердечнику, чтобы конец его коснулся винта 3, то образуется вторая электрическая цепь приемника цепь электрического звонка.

Когерер в разных условиях обладает неодинаковой проводимостью тока. Находящиеся в нем металлические опилки в обычных условиях оказывают току большое сопротивление, т. е. плохо пропускают его. В это время ток в первой цепи, в которую включена обмотка реле, настолько мал, что якорь реле не притягивается к сердечнику. Но как только на когерер начнут действовать электромагнитные волны, сопротивление слоя опилок уменьшится, а ток первой цепи резко возрастет. В этот момент якорь реле притягивается к сердечнику и, коснувшись винта 3, замыкает цепь электрического звонка. Сразу же притягивается якорь электромагнита этой цепи, и молоточек ударяет по чашечке звонка. Но якорь электромагнита звонка отходит от контактной пружинки и разрывает вторую цепь. Теперь молоточек звонка, отпущенный электромагнитом, ударяет по кoгepepy и встряхивает опилки, восстанавливая их большое сопротивление. Если электромагнитные волны продолжают воздействовать на когерер, молоточек автоматически ударяет то по чашечке звонка, то по когереру.

Когда А. С. Попов присоединял к когереру антенну, чувствительность приемника заметно повышалась. В этом случае приемник реагировал на разряды молнии, происходящие на расстоянии до 30 км. А так как приемник реагировал не только на искусственно создаваемые электромагнитные волны, но и на те, которые возникают в атмосфере перед грозой, А. С. Попов назвал его грозоотметчиком.