Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям
Обновлено: 05.10.2024
Кто изобрёл радио? Ваш ответ, вероятно, будет зависеть от того, откуда вы родом.
7 мая 1945 года Большой театр в Москве был забит учёными и государственными деятелями из коммунистической партии Советского Союза, праздновавшими 50-летний юбилей первой демонстрации радио, проведённой Александром Поповым. Это была возможность воздать почести отечественному изобретателю и попытаться увести исторические записи в сторону от достижений Гульельмо Маркони, которого во многих странах мира признают изобретателем радио. 7 мая было объявлено в СССР днём радио, который празднуется по сей день и в России.
Заявление о приоритете Попова как изобретателя радио основывается на прочитанной им 7 мая 1895 года лекции «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям» в Санкт-Петербургском университете.
Александр Попов разработал первое радио, способное передавать азбуку Морзе
Устройство Попова было простым когерером [«трубкой Бранли»] – стеклянной колбой, внутри которой находятся металлические опилки, а наружу выходят два электрода, расположенных в нескольких сантиметрах друг от друга. Устройство было основано на работах французского физика Эдуарда Бранли, описавшего подобную схему в 1890-м, и на работах английского физика Оливера Лоджа, улучшившего устройство в 1893-м. Изначально сопротивление электродов велико, но если на них подать электрический импульс, появится путь для прохождения тока с небольшим сопротивлением. Ток пойдёт, но потом металлические опилки начнут комковаться и сопротивление вырастет. Когерер нужно трясти или постукивать по нему каждый раз, чтобы заново рассыпать опилки.
По информации центрального музея связи имени А. С. Попова в Санкт-Петербурге, устройство Попова было первым радиоприёмником, способным распознавать сигналы по их длительности. Он использовал когерерный индикатор Лоджа и добавил поляризованное реле телеграфа, работавшее как усилитель постоянного тока. Реле позволило Попову соединять выход приёмника с электрическим звоночком, устройством записи или телеграфом, и получать электромеханическую обратную связь. Фото такого устройства со звонком из коллекции музея приведено в начале статьи. Обратная связь автоматически возвращала когерер в исходное состояние. Когда звонок звенел, когерер автоматически трясся.
24 марта 1896 года Попов провёл ещё одну революционную публичную демонстрацию прибора – на этот раз уже передавая информацию азбукой Морзе по беспроводному телеграфу. И снова находясь в Санкт-Петербургском университете, на заседании Русского физико-химического общества, Попов пересылал сигналы между двумя зданиями, находившимися в 243 метрах друг от друга. Профессор стоял у доски во втором здании, записывая принимаемые азбукой Морзе буквы. В результате получились слова: Генрих Герц.
Такие, как у Попова, схемы на основе когерера стали основой для радиооборудования первого поколения. Их продолжали использовать до 1907 года, когда им на смену пришли приёмники на кристаллических детекторах.
Попов и Маркони относились к радио совершенно по-разному
Попов был современником Маркони, однако они разрабатывали свою аппаратуру независимо, не зная друг о друге. В точности определить первенство сложно из-за неадекватного документирования событий, спорных определений того, что считать радио, и национальной гордости.
Одна из причин, по которой в некоторых странах первенство отдают Маркони, заключается в том, что он был больше осведомлён о тонкостях интеллектуальной собственности. Один из наилучших способов сохранить за собой место в истории – зарегистрировать патенты и вовремя опубликовать свои открытия. Попов этого не делал. Он не подавал заявку на патент для своего детектора молний, и официальных записей о его демонстрации, проведённой 24 марта 1896 года, не существует. В итоге он забросил разработку радио и занялся недавно открытыми рентгеновскими лучами.
Маркони же подал заявку на патент в Британии 2 июня 1896 года, и она стала первой заявкой из области радиотелеграфии. Он быстро собрал инвестиции, необходимые для коммерциализации своей системы, создал крупное промышленное предприятие, и поэтому во многих странах за пределами России считается изобретателем радио.
Через несколько лет после этого часовая компания Hoser Victor в Будапеште начала производство детекторов молний на основе разработок Попова.
Устройство Попова попало в Южную Африку
Одна из его машин добралась даже до Южной Африки, проделав путь в 13 000 км. Сегодня её выставляют в музее Южно-Африканского института инженеров-электриков (SAIEE) в Йоханнесбурге.
Музеям не всегда точно известны подробности истории их собственных экспонатов. Происхождение устаревшего оборудования отследить особенно трудно. Музейные записи неполны, персонал часто меняется, и в результате из памяти организации могут пропадать сведения о каком-либо объекте и его исторической важности.
Так могло случиться и с детектором Попова в Южной Африке, если бы не острый глаз Дёрка Вермюлена, инженера-электрика и давнишнего члена группы любителей истории при SAIEE. Много лет Вермюлен считал, что этот экспонат является старым амперметром с возможностью записи показаний, использовавшимся для измерения силы тока. Однако однажды он решил получше изучить экспонат. К своему восторгу он обнаружил, что это, возможно, самый старый из экспонатов в коллекции SAIEE, и единственный сохранившийся прибор Йоханнесбургской метеорологической станции.
Детектор молний Попова с Йоханнесбургской метеорологической станции, выставляющийся в музее Южно-Африканского института инженеров-электриков.
В 1903 году колониальное правительство заказало детектор Попова среди прочего оборудования, необходимого для недавно открытой станции, расположенной на холме на восточной границе города. Схема этого детектора совпадает с оригинальной разработкой Попова, за исключением того, что тремблер, встряхивавший опилки, также отклонял записывающую ручку. Полотно для записей было обёрнуто вокруг алюминиевого барабана, делавшего оборот раз в час. С каждым оборотом барабана отдельный винт сдвигал полотно на 2 мм, в результате чего оборудование могло вести записи событий несколько дней подряд.
Вермюлен описал свою находку для декабрьского номера журнала Proceedings of the IEEE от 2000 года. Он, к сожалению, покинул нас в прошлом году, но его коллега Макс Кларк смог прислать нам фотографию Южно-Африканского детектора. Вермюлен активно агитировал за создание музея коллекции артефактов, хранящихся в SAIEE, и добился своего в 2014-м. Кажется справедливым в статье, посвящённой пионерам радиосвязи, отметить заслуги Вермюлена, и вспомнить о найденном им детекторе радиоволн.
Мемория. Александр Попов
Александр Степанович Попов (1859–1905) родился на Урале в поселке Турьинские рудники (теперь это город Краснотурьинск) в семье священника. Кроме Александра, в семье было еще шесть детей. Сашу отдали учиться сначала в начальное духовное училище в городе Далматово, а затем в Екатеринбургское духовное училище. Продолжилось образование в Пермской духовной семинарии. После окончания в 1877 году общеобразовательных классов семинарии он поступил на физико-математический факультет Петербургского университета. Одновременно работал монтером в товариществе «Электротехник».
Первые научные работы Попова были посвящены динамоэлектрическим машинам. Успешно окончив университет в 1882 году, он защитил диссертацию на тему «О принципах магнито- и динамоэлектрических машин постоянного тока» и стал преподавателем Минного офицерского класса в Кронштадте. Также работал и в Техническом училище Морского ведомства в Кронштадте. В физическом кабинете Минного класса Александр Попов начал свою самостоятельную исследовательскую работу, и вскоре приобрел на флоте весьма широкую известность, как самый знающий специалист по электротехнике.
В Минном офицерском классе Попов проработал до 1901 года, когда он был избран профессором кафедры физики Электротехнического института в Петербурге. В 1905 году он стал директором института. В 1902 году Попов был избран почетным членом Императорского Русского технического общества, а в 1905 году – председателем Физического отделения и президентом Русского физико-химического общества.
Умер Александр Попов 31 декабря 1905 (13 января 1906) года в Санкт-Петербурге.
Чем знаменит
Этому событию предшествовали долгие опыты с резонатором Герца. Наконец, Попов создал прибор с электрическим звонком. Он громко звонил всякий раз, когда где-нибудь поблизости проскакивала электрическая искра. Молнию прибор обнаруживал на расстоянии 30 километров. Поэтому Попов назвал свой прибор грозоотметчиком. В 1894 году Попов смог принимать сигналы на расстоянии нескольких десятков метров. Во время опытов он обратил внимание на то, что дальность действия приемника заметно увеличится, если присоединить к нему вертикальный провод. Так появилась приемная антенна. В журнале Русского физико-химического общества в 1896 году Попов писал: «В соединении с вертикальной проволокой длиною 2,5 метра прибор отвечал на открытом воздухе колебаниям, произведенным большим герцевым вибратором (квадратные листы 40 сантиметров в стороне) с искрой в масле, на расстоянии 30 сажен». 24 марта 1896 года Александр Попов продемонстрировал работу своего аппаратура на заседании физико-химического общества и передал сигнал на расстояние 250 метров.
Летом 1897 года А. С. Попов и его ассистент Петр Рыбкин установили свои приборы на кораблях «Европа» и «Африка» для связи в море. Однажды радиосвязь между кораблями прекратилась. Аппаратура была в полной исправности. В это время между кораблями проходил крейсер «Лейтенант Ильин». Когда крейсер миновал корабли, радиосвязь немедленно возобновилась. Так была открыта возможность радиолокации.
В 1899 году П. Рыбкин и Д. Троицкий обнаружили детекторный эффект когерера. На основе этого эффекта Попов построил «телефонный приемник депеш» для слухового приема радиосигналов. Приложив телефон к уху, человек слышал длинные и короткие потрескивания, соответствовавшие точкам и тире азбуки Морзе. Под руководством Попова в 1900 году была сооружена радиостанция на острове Гогланд в Финском заливе. Вторая радиостанция была сооружена на берегу, возле финского города Котка. В 1901 году А. С. Попов смог телеграфировать без проводов на расстояние до 70 миль (112 км), во время следования эскадры из Севастополя в Новороссийск. При дальнейшей работе в том же году Попов в реальных корабельных условиях получил дальность связи 148 – 150 км. В 1904 году на русском флоте работало уже 75 радиостанций.
О чем надо знать
Споры о том, кто изобрел радио, бесконечны. Широко распространенное в мире убеждение в авторстве Маркони впервые подвергли сомнению отнюдь не в СССР 1940-х годов, а в США. В 1943 году решением Верховного суда США изобретателем радио был признан Никола Тесла. Тогда в СССР заговорили о приоритете Попова, Франция объявила изобретателем радио Эдуард Бранли, в ФРГ решили, что это сделал Генрих Герц. Даже у Индии нашелся свой изобретатель радио – Джагдиш Чандра Боше.
Экспериментальное открытие взаимодействия магнитного и электрического поля, сделавшее возможной беспроводную связь принадлежит Генриху Герцу. Прибор для возбуждения электромагнитных волн Герц назвал вибратором, а прибор для их обнаружения – резонатором. При электрическом разряде в вибраторе, можно было наблюдать искру, проскакивающую между шариками резонатора. Резонатор Герца не отличался большой чувствительностью, сначала он мог улавливать испускаемые вибратором электромагнитные волны на расстоянии 5 метров, потом – 18 метров.
Развивали идеи Герца многие ученые, действуя независимо. В 1893 году опыт по беспроводной связи продемонстрировал Тесла, в августе 1894 года в Оксфорде это сделали Оливер Лодж и Александр Мирхед. Джагдиш Чандра Боше в ноябре того же года в Калькутте продемонстрировал взрыв пороха и звон колокола, вызванные беспроводным сигналом. В 1895 году свой аппарат демонстрирует Попов, на следующий год – Маркони.
Прямая речь
Уважаемый преподаватель А.С. Попов . комбинировал особый переносной прибор, отвечающий на электрические колебания обыкновенным электрическим звонком и чувствительный к герцевским волнам на открытом воздухе на расстояниях до 30 сажен. Об этих опытах А.С. Поповым в прошлый вторник было доложено в Физическом отделении Русского физико-химического общества, что было встречено с большим интересом и сочувствием. Поводом ко всем этим опытам служит теоретическая возможность сигнализации на расстоянии без проводников, наподобие оптического телеграфа, но при помощи электрических лучей
«Кронштадский вестник» 12 мая 1895 года
Если вспомнить и вдуматься, что такое - радио, то станет ясно, что словосочетание «изобретение радио» - это такая же нелепость, как, например, и «изобретение авиации», или «изобретение космонавтики». Но абсурд в истории радио давно стал нашей привычкой, традицией, без которой нам стало бы скучновато, однако и в привычке должна быть какая-то доля здравого смысла, а потому честь или факт изобретения радио может бесспорно принадлежать только одному, только тому единственному «виновнику торжества», и по сей день скромно пребывающему на обочине им же открытой дороги, и у которого было меньше предшественников, чем у других, коим и является Генрих Рудольф Герц.
Александр Попов
Эффект Попова
Отмечают – и продолжают яростно спорить о приоритетах. В 1971 году один американский журналист, сотрудник журнала «Readerʼs Digest» обнаружил явление, названное им «эффектом Попова». Заглянув в десяток национальных энциклопедий, журналист выяснил, что в каждой стране имеется свой изобретатель радио: Фердинанд Браун и Генрих Герц в Германии, Эдуард Бранли во Франции, Никола Тесла в Югославии, Александр Попов в России. Престижную Нобелевку присудили Маркони – но это случилось по уважительной причине: ее вручают только живым, а ко времени, когда ее вручали Александр Степанович Попов уже скончался. Вслед за Нобелевским комитетом Маркони считает изобретателем радио весь англоязычный мир. Первый патент на систему связи с использованием электромагнитных волн, отмечает «Книга рекордов Гиннесса», был выдан 2 июня 1896 года американцу итало-ирланского происхождения Маркони.
«Да, это бомба!»
Опыты с радио Гульельмо начал студентом: в сельском доме своего отца под Болоньей. Его брат Альфонсо бегал по полям с приемником и белым флагом которым сигнализировал о приеме сигнала. Потом он вооружился охотничьим ружьем и скрылся за горой. Выстрел, означавший, что сигнал принят, извещал о рождении новой системы связи. Публика сперва взбудоражилась и решила, что радио ее погубит – разрушит нервы и нарушит сон. Но потом привыкла и начала рассылать «маркониграммы». Права оказалась мама изобретателя, ответившая английскому таможеннику на вопрос, не бомба ли у нее в багаже: «Да, это бомба! Только она не разрушит мир, она разрушит его стены». Таможенник ничего не понял, и аппарат на всякий случай сломал.
Грозоотметчик Попова
К моменту выдачи американского патента радио уж год как продемонстрировали в России. 7 мая по новому стилю 1895 года на заседании Русского физико-химического общества выступил преподаватель физики Морского училища в Кронштадте Александр Степанович Попов. Он прочел уважаемому собранию лекцию названием «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям». А мог бы сформулировать короче и понятнее: демонстрация прибора для приема электромагнитных волн из атмосферы. Изобретатель назвал прибор грозоотметчиком, отметил его пользу для регистрации атмосферных волн и поделился надеждой, что «прибор при дальнейшем усовершенствовании может быть применен к передаче сигналов на расстоянии при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний».
Почему «Генрих Герц»?
Не в пример позднейшим борцам за отечественные приоритеты, царские чиновники не взволновались и никакой помощи Попову не оказали. А на просьбу изобретателя выделить пособие в тысячу рублей на устройство первой в мире опытной радиостанции военный министр ответил: «Не разрешаю». С эдакими радетелями за отечество первая радиограмма Попова со словами «Генрих Герц» ушла в эфир только 18 декабря 1897 года. А знаете почему «Генрих Герц?» Именно этот немецкий физик экспериментально доказал существование электромагнитных волн.
Читайте также: