§ 78. Особливості поширення коротких хвиль.

Можливість використання для радіозв’язку просторових хвиль вперше обґрунтував радянський вчений проф. М. В. Шулейкін. Незабаром його висновки були підтверджені дослідами перших радіолюбителів. Коли вони, на подив багатьом спеціалістам, з допомогою малопотужних передавачів встановили зв’язки на коротких хвилях навіть між континентами, стало очевидним, що здійснити такі далекі зв’язки дали змогу просторові хвилі, що поширювалися без втрат в атмосфері і десь, на великих висотах, відбилися назад до Землі.

Досліди показали, що таке відбиття радіохвиль виникає внаслідок електропровідності атмосфери на дуже великих висотах.

Під впливом ультрафіолетових променів Сонця нейтральні молекули розріджених газів розбиваються, або, як кажуть, іонізуються, на дві частини: негативно заряджені —електрони і позитивно заряджені — іони. Ці заряджені часточки і обумовлюють провідність верхнього шару атмосфери, що називається іоносферою. Радіохвилі відбиваються від провідників подібно до того, як відбиваються світлові промені від дзеркал.

Проходячи свій шлях у повітрі без втрат і лише частково втрачаючи енергію при відбитті від іоносфери, короткі хвилі дають змогу підтримувати радіозв’язок на великих віддалях.

Недоліком зв’язку з допомогою просторових хвиль є його нестійкість, тому що висота і провідність іоносфери змінюються протягом доби і року відповідно до інтенсивності сонячної радіації.

Для підтримання стійкого радіозв’язку треба змінювати два-три рази на добу довжину радіохвилі.

Другим недоліком зв’язку з допомогою просторових хвиль є утворення зони мовчання, або «мертвої» зони (так називається об­ласть, де поверхнева хвиля вже ослаблена, а відбитої від іоносфери хвилі ще нема).

Поширення просторових хвиль супроводиться явищем зав­мирання (федінгом), яке проявляється в тому, що гучність приймання весь час хаотично змінюється.

Дослідами встановлено, що завмирання виникає внаслідок взаємодії кількох відбитих від іоносфери хвиль, які йдуть від пе­редавача різними шляхами (рис. 213). Довжина цих шляхів різна, а тому хвилі можуть прийти до приймача у фазі і створити макси­мальну напруженість поля або за наявності зсуву фаз — меншу напруженість поля.

Нестійкість висоти іоносфери веде до нестійкості напруженості поля — завмирання сили приймання і навіть до повного зник­нення сигналів.

Для боротьби з цим явищем застосовують автоматичне регулю­вання підсилення у радіоприймачах, споруджують спеціальні ан­тени і т. п.

§ 79. Особливості поширення ультракоротких хвиль.

Закони поширення ультракоротких хвиль у просторі нагадують характерні особливості поширення світлових хвиль, що, як відомо, є також електромагнітними хвилями з дуже малою довжиною хвилі.

Радіохвилі, коротші за 10 м, як і світлові, від іоносфери не від­биваються, хоч іноді, в період підвищеної активності сонячної радіа­ції, можливе ще відбиття хвиль довжиною 5—6 м.

Надійний зв’язок на ультракоротких хвилях можливий на порів­няно невеликих віддалях від передавача — трохи далі за межами оптичної видимості між антенами передавача і приймача.

Чим вище піднята антена ультракороткохвильового передавача, тим більший радіус його дії (рис. 214).

Віддаль оптичної видимості можна обчислити за формулою

r = 3,56 км,

де h_пер-висота передавальної антени (в м), h_пр- висота прий­мальної антени (в м).

Щоб збільшити радіус дії ультракороткохвильових станцій, антени їх встановлюють на високих баштах, будинках тощо. Наприклад, антена Московського телевізійного центра, що пра­цює на хвилі довжиною 5,7 м, знаходиться на вершині відомої Шуховської башти заввишки 150 м, висота башти Київського телевізійного центра — 180 м.

Оскільки густина повітря зменшується з висотою, радіохвилі поширюються в атмосфері не прямолінійно, а трохи заломлюючись, як і світлові хвилі в неоднорідному середовищі.

Завдяки заломленню (рефракції) та розсіюванню в атмосфері ультракороткі хвилі здатні частково огинати Землю і поширюватись за межі оптичної видимості (рис. 215). Так, приймання передач Московського телевізійного центра можливе в Серпухові (90 км) і навіть в Рязані (190 км).

Діапазон ультракоротких хвиль використовується не тільки для телевізійних передач і радіомовлення. На ультракоротких хвилях працюють радіорелейні лінії зв’язку, радіолокаційні станції, аеродромні прилади для сліпої посадки літаків та інші важливі системи зв’язку.