мощностях порядка только нескольких W, и значительно ббльшие напряженности поля в месте приема сравнительно с длинными волнами. При этом больше всего пригодны волны: днем в 12-18 л* и ночью-приблизительно вдвое более длинные. Атмосферные помехи в таком случае едва заметны. 2) На расстояниях приблизительно до 50 км имеется мертвая зона, в которой сила приема или очень мала или равна нулю. Ширина этой зоны увеличивается с укорочением волны. За пределами мертвой зоны сила приема начинает увеличиваться; одновременно имеют место большие колебания ее как днем, так и ночью. 3) За пределами 1 ООО км начинается собственно рабочая зона постоянной большой силы приема; при увеличении расстояния нет никакой закономерности в ослаблении силы приема, как это происходит при длинных волнах. 4) При нек-рых условиях сигналы огибают землю по несколько раз и тогда воздействуют на приемник как помехи (эхо). 5) Но даже и в этой рабочей зоне остаются большие колебания силы приема (замирания), имеющие троякий характер: а) медленные ослабления и усиления, как и на длинных волнах, б) кратковременные быстрые колебания (интерференция) и, наконец, в) длительно протекающие, которые, невидимому, связаны с вращением плоскости поляризации волны. 6) Дальше обнаруживается, что в вертикальной плоскости данные сигналы в месте приема воспринимаются лучше с помощью горизонтальной антенны; это значит, что постоянно происходит вращение плоскости поляризации, а именно-из вертикальной в горизонтальную.

На основании этих фактов в различных странах были предлолены новые теории распространения В. к.; эти теории м. б. формулированы примерно следующим образом. Независимо от того, излучается ли В. к. под углом к горизонту или же горизонтально, она, после цродолжительного искривления, попадает в верхние слои атмосферы, пока не достигнет на высоте 100-200 км отражающего слояХивисайда; по этому слою В. к. следует далее на самые большие расстояния. Часть энергии при этом отражается обратно и достигает опять земной поверхности, а вместе с этим и приемника. Расчеты, учитывающие раз.личные факторы, показывают, что такой закон распространения реален, вероятно, только для волн определенного диапазона и уже недействителен, напр., для волн короче \2м. Результаты опытов с волнами короче 12 ж подтверждают это в том отношении, что с укорочением волны дальний прием делается все более неустойчивым и вообще редким. Волны порядка 8 ж периодически еще наблюдаются в пределах земного квадранта, но уже не регулярно; что касается волн порядка 4л1, то они временами должны приниматься.

В соответствии с указанными особенньпли условиями распространения В. к. техника видоизменяет, по сравнению с длинноволновыми устройствами, свои передающие и приемные устройства, предназначаемые для надежной далекой связи, следующим образом. Для возбуждения колебаний применя-

ются исключительно ламповые генераторы с лампами, охлаждаемыми водой (при мощностях порядка нескольких kW). Род колебаний-или чисто незатухаюпще или же модулированные. В последнем случае замирания обнаруживаются менее резко. При современном состоянии техники для волн длиннее 12 ж можно считаться с мощностями излучения антенны порядка 15 kW. С целью получения наибольшего постоянства длины волны передатчик управляется кристаллом кварца и состоит из 7-9 каскадов усиления, по возможности нейтрализованных. Передающие и приемные антенны получают формы, дающие концентрацию энергии в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Выполняются они поэтому или в виде параболических зеркал или же в виде плоских поверхностей (решеток); в последнем случае ряды отдельных антенных проводников питаются синфазно или соответственно синфазно соединены с контурами приемника. При плоских антеннах концентрация энергии растет с увеличением размеров в горизонтальном и вертикальном направлехшях:. Обычно довольствуются 10-20-кратным усилением поля, частью принимая во внимание стоимость сооружения, частью же в расчете на переменные атмосферные условия, делающие слишком большую концентрацию нецелесообразной. Рефлекторные установки дают, примерно, получаемое теоретически по расчетам удвоение энергии, излучаемой по данному направлению; для приема же такие установки имеют то особенное преимущество, что они почти полностью исключают атмосферные помехи и эхо, приходящее с обратной стороны. Большое пространственное протяжение приемной антенны действует, кроме того, благоприятно в отношении ослабления протекающих быстро замираний. В виду наличия больших замираний приемник должен обладать исключительно большим усилением-порядка 10 . Будучи излишним для нормального приема, это усиление приобретает значение в моменты замираний; такое усиление достигается обычно 4 ступенями усиления высокой частоты и 5-6 ступенями усиления промежуточной (схема супергетеродин) частоты. Для целей телеграфии легко с помощью ограничительных ламп .или других подобных же средств автоматически поддерживать постоянные конечные амплитуды на индикаторе (регистрирующем приборе). Имея в виду колебания силы приема (интенсивности), лампы берут значительно ббльших размеров. Для достижения наибольшей скорости (при быстродействующем телеграфировании) от усиления низкой частоты совершенно отказываются. Антенны с большой поверхностью, с их пространственной ориентировкой, сооружаются вдали от здания, в котором помещается передатчик или приемник, и соединяются с этим зданием при помощи особой подводки.

Так как при работе на коротких волнах достигаются очень малые постоянные времени (см. Быстродействующие радиопередача и радиоприем), то оказывается возможным осуществить качественно хорошую

телефонию и передачу изображений; при этом изображение площадью в 1 дл* может быть передано в течение 10 ск. (в течение этого времени передаются 50 ООО элементов изображения). Скорость при быстродействующем телеграфировании-600 и более слов в минуту. Кроме того, возможно автоматически исключать замирания и на боковых полосах частот. См. Короткие волны.

Лит.: М е н и Р., Короткие электрич. волны, М.-Л., 1928; Eckersley Т., Short Wave Wireless Telegraphy, JouTnal of the Institution of Electrical Engineers*, L., 1927, vol. 65, 66, p. 600-644; D a 1-lin E., A Short Wave Superregenerative Receiver, Q. S. T. , Hartford, 1927, i; Bloxham R., Crystal-Controlled Transmitter, Wireless World and Radio Review , L., 1927, vol. 20, 15; Lubben C, Kurze Wellen, Berlin, 1925; Short Wave Beam Transmission, The Electrician*, London, 1927, vol. 98, 2547, 2549. Г. Арно.

ВОЛНЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ, распространяющиеся в пространстве переменные электромагнитные поля.

Общая теория. Закон изменения полей, образующих В. э., определяется ускорением электрич. зарядов излучающего вибратора. По теореме Фурье, возмущение любой формы м. б. представлено как суперпозиция синусоидальных волн, образующих спектр данного возмущения. Поэтому простейшим типом В. э. является волна, электрич. и магнитное поле которой изменяется во времени и пространстве по законам простого гармонич. колебания. В зависимости от положения в спектре (частот или длин волн) В. э. обладают различными свойствами и получили различные названия. На фиг. 1

кающие из ур-ий Максвела, в к-рые введены вышеупомянутые три коэфф-та, характеризующие среду. В векторной форме ур-ия Максвела имеют вид:

с dt 0

div Л = О, div В = 0. Исключение одного из векторов, магнитного, приводит к ур-ию:

e\L дЕ 4it!JJ. dlS

(П) (III) (IV) например

с at* с dt где - знак оператора Лапласа. Аналогичное ур-ие получается и для магнитного вектора Н. Ур-ие типа (1) является наиболее общим ур-ием В. э.

Плоская В. э. Плоской В. э. назьша-ют волну, электрическое и магнитное поля которой, кроме времени, зависят только от одной пространственной координаты, параллельной направлению распространения волны; пусть эта координата х будет правой прямоугольной системы. Ур-ие (1) примет для этого случая вид:

е(х dJE! . iкщx. dJE дИ

схематически изображен весь спектр В. э.: верхний ряд цифр указывает на дл. волны, нижний-на частоту в цикл/ск. В вакуме свойства В. э. всех длин одинаковы. В материальных средах весь спектр В. э. распадается на две области. К первой области относятся волны длиною от неск. десятков км до десятых долей мм (волны Герца). Получаются эти волны при электрическ. колебаниях, происходящих в телах типа вибратора Герца. Свойства этих волн в материальных средах вполне определяются тремя коэффициентами среды: диэлектрическим коэфф. е, магнитной проницаемостью [i и проводимостью а. Начиная с длины волны >- 1,3 мм, в сторону коротких волн тянется вторая область - оптический спектр, состоящий из инфракрасных, видимых, ультрафиолетовых и рентгеновых лучей. В. э. этой области испускаются вибраторами молекулярных размеров, и свойства их определяются микроструктурой материи, в которой они распространяются. Рассмотрение этих свойств относится к оптике, здесь же будут рассмотрены только основные зависимости, выте-

с dt с dt дя* Ур-ие вида (2) носит название телеграфного ур-ия. Рассмотрим плоскую В. э. Пусть, согласно вышесказанному, E = E{t, ж) и JET = =H{t, х). Написав для этого случая ур-ия Максвела с (I) по (IV), легко убедиться, что векторы Е и Д перпендикулярны друг к другу и к направлению распространения волны (х). Поэтому, не уменьшая общности, можно считать, что вектор JE параллелен оси у, а вектор Н параллелен оси г; прямоугольной системы. Для идеального диэлектрика {а = 0) ур-ие плоеной В. э. (2) может быть, согласно указанному выше, приведено к виду:

dJEj, djj с* dt дх (индекс у показывает, что вектор Е jj оси у). Ур-ие (3) имеет решение:

где f-произвольная функция. Подставив (4) в (1) и приняв во внимание (5), получим:

Ii.= ±}l-f{t- (4)

При верхних знаках (-), выражения (4) и (4) представляют В. э., распространяющуюся вдоль положительной оси х, при нижних (-Ь)-направление распространения обратное. В самом деле: значения EyVi Щ, к-рые в момент времени имеют место в плоскости 1, достигнут плоскости в момент 2> определяемый равенством:

Отсюда следует, что скорость распространения электромагнитной волны г; = ± ~f

Подставляя решение (4) в (3), получаем для скорости В. э. выражение:

v = -- (5)

Отношение скорости распространения В. э. в вакууме с к скорости ее в диэлектрике v есть показатель преломления данной среды г. Из (5) получаем соотношение Максвела:

у = ± = Ущ. (6)

Практически для всех диэлектриков /м = 1. В случае границы раздела двух диэлектриков с диэлектрическ. коэфф-тами и относительный показатель преломления равен:

в диэлектрике (не поглощающем В. э.) скорость распространеьшя не зависит от длины В. э., т. е, дисперсия отсутствует. Энергия, заключающаяся в электрическом и магнитном полях, составляющих эл.-м. волны, распространяется в пространстве вместе с волной. Величина энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения, выражается вектором Пойнтинга. Вектор Пойитинта перпендикулярен к электрическому и магнитному векторам электромагнитных волн и имеет направление, образующее с направлениями Е я Н правую систему координат. По абсолютной величине вектор Пойнтинга S равен:

Фиг. 2.

Расположение векторов электрического, магнитного и Пойнтинга вдали от передатчика (плоская волна) характеризуется фиг. 2, где JB-элек-тоический вектор, Н-магнитный, а с- направление вектора Пойнтинга.

Монохроматическ. В. э. частоты f (период Г= ) весьма

удобно представлять комплексным выражением следующего вида:

Действительные и мнимые части этих выражений дают соответственна поля коси-нусоидальной и синусоидальной В. э. Вводя в (7) вместо V показатель преломления v и скорость распространения волн в вакууме с и пользуясь соотношением для длины волны (в среде)

X = vT, (8)

получим для монохроматической волны еще два выражения:

где (О = 27tf-угловая частота.

В проводящей среде основные уравнения (I) и (И) для плоской В. э. принимают вид:

откуда для Еу получаем телеграфное ф-ие:

6(1. Ду 4па[х Ду /3/4

у , 4тса[х

at дгс

Уравнение это имеет для случая монохроматической волны угловой частоты <а решение, аналогичное (9):

EyAji), (11)

в к-ром величина р играет роль показателя преломления. Подставив (11) в(З), получим для р комплексное выражение:

(12)

Эта величина р получила название комплексного показателя преломления проводящей среды; величину же [сравни (12) с (6)]

-е = в-г., (13)

играющую роль диэлектрич. коэфф-та, называют комплексным диэлектрич. коэфф-том. Физический смысл величин V VL Ь становится ясным, если подставить у-рие (12) в у-рие (11):

.у-.хо - с \ с/. (14)

Таким образом v есть действительный показатель преломления проводящей среды, определяющий скорость распространения в ней В. э.; величина же Л характеризует вызываемое проводимостью а поглощение В. э. Величина к получила название индекса поглощения. Из (12), отделяя действительную часть от мнимой, получаем:

(15)

Т. к. показатель преломления, согласно (15), зависит от частоты (длины волны), то в проводящей среде существует дисперсия В. э. Подставив (11) в (!), получим;

Н, = 1А,е-сеЛ-). (16)

т. о. магнитный вектор затухает по тому же закону, что и электрический. Комплексная амплитуда указывает на существование в поглощающей среде сдвига фаз между электрическим и магнитным векторами. Величина угла этого сдвига:

rf= arctg-

(17)

. Для металлов можно в формулах (15) пренебречь диэлектрическим коэффициентом по сравнению с членом, зависящим от проводимости. В этом случае:

v = h = V. (18)