Почему радиоволны могут огибать землю
Перейти к содержимому

Почему радиоволны могут огибать землю

  • автор:

Почему радиоволны могут огибать Землю?

Физика Класс - Учебники, статьи, иллюстрации по физике для 10-11 классов, физическая энциклопедия

Когда Маркони решил осуществить радиопередачу через Атлантический океан, все специалисты дружно отговаривали его от «безнадежного предприятия», мотивируя это тем, что радиоволны, подобно световым волнам, распространяются прямолинейно и поэтому не смогут обогнуть Землю.

Однако Маркони решил, что «кто не рискует, тот не выигрывает», и… первая радиопередача через океан состоялась!

Успех Маркони объясняется тем, что радиоволны отражаются ионосферой — слоем земной атмосферы, расположенным на высоте 50-100 км и содержащим большое количество ионов и свободных электронов (рис. 18.8).

Особенно хорошо от ионосферы отражаются радиоволны с длиной волны в несколько десятков метров (так называемые «короткие волны»), поэтому радиостанции, вещающие на большие расстояния, работают обычно на таких волнах.

  • Ионосфера
  • Маркони Гульермо

Смотрите также похожие статьи.

  • Почему радиоволны могут огибать Землю?
    Иллюстрации по физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Главное в главе 4. Электромагнитное поле
    Учебник по Физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Маркони Гульермо
    Интересное о физике -> Энциклопедия по физике
  • Ионосфера
    Интересное о физике -> Энциклопедия по физике
  • Почему скрипки и гитары имеют продолговатую форму?
    Иллюстрации по физике для 10 класса -> Механические колебания и волны
  • Почему поезд трогается с места плавно?
    Иллюстрации по физике для 10 класса -> Законы сохранения в механике
  • Почему при ударе возникают большие силы?
    Иллюстрации по физике для 10 класса -> Законы сохранения в механике
  • Почему мы не ощущаем движения Земли?
    Иллюстрации по физике для 10 класса -> Динамика
  • Могут ли испаряться твердые тела?
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Почему движение молекул никогда не прекращается?
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Почему скрипки и гитары имеют продолговатую форму?
    Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
  • Почему мы не ощущаем движения Земли?
    Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
  • Вопросы и задания к параграфу § 18. Передача информации с помощью электромагнитных волн
    Учебник по Физике для 11 класса -> Электродинамика
  • 3. Передача и прием радиоволн
    Учебник по Физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Изобретение радио
    Учебник по Физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Где могут распространяться электромагнитные волны?
    Учебник по Физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Почему между проводниками с током есть только магнитное взаимодействие?
    Учебник по Физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Почему электрическое поле действует на незаряженные предметы?
    Учебник по Физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Почему небо голубое, а Солнце — желтоватое?
    Иллюстрации по физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Почему мыльные пузыри кажутся разноцветными?
    Иллюстрации по физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Как работает мобильный телефон?
    Иллюстрации по физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Этапы демодуляции
    Иллюстрации по физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Спутник связи на геостационарной орбите
    Иллюстрации по физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Колебательный контур
    Иллюстрации по физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Преобразование электрических колебаний в звуковые
    Иллюстрации по физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Демодуляция
    Иллюстрации по физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Излучение модулированной волны
    Иллюстрации по физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Модуляция электромагнитной волны
    Иллюстрации по физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Создание высокочастотных электрических колебаний
    Иллюстрации по физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Преобразование звуковых колебаний в электрические
    Иллюстрации по физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Передача информации с помощью электромагнитных волн
    Иллюстрации по физике для 11 класса -> Электродинамика
  • Кристаллы, аморфные тела и жидкости
    Иллюстрации по физике для 10 класса -> Молекулярная физика
  • Поперечные волны
    Иллюстрации по физике для 10 класса -> Механические колебания и волны
  • Отдача пушки
    Иллюстрации по физике для 10 класса -> Законы сохранения в механике
  • Груз и тележка
    Иллюстрации по физике для 10 класса -> Законы сохранения в механике
  • Перетягивание каната
    Иллюстрации по физике для 10 класса -> Законы сохранения в механике
  • Столкновение одинаковых шаров
    Иллюстрации по физике для 10 класса -> Законы сохранения в механике
  • Закон сохранения импульса
    Иллюстрации по физике для 10 класса -> Законы сохранения в механике
  • Ход лабораторной работы 2. Изучение движения тела, брошенного горизонтально
    Учебник по Физике для 10 класса -> Лабораторные работы
  • Парообразование: испарение и кипение
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Плавление и кристаллизация
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Как можно использовать внутреннюю энергию?
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Вопросы к параграфу § 32. Второй закон термодинамики. Охрана окружающей среды
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Главное в параграфе § 32. Второй закон термодинамики. Охрана окружающей среды
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Механические явления
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Необратимость процессов
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Тепловой насос
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Изменение внутренней энергии посредством теплопередачи и совершения работы
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Решение к задаче 10. Суммарная энергия молекул газа
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Уравнение состояния газа
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Вопросы к параграфу § 25. Абсолютная температура
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Какой термометр показывает «правильную» температуру?
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Количество вещества
    Учебник по Физике для 10 класса -> Молекулярная физика и термодинамика
  • Главное в главе 4. Механические колебания и волны. Звук
    Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
  • Вопросы к параграфу § 22. Механические волны. Звук
    Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
  • Главное в параграфе § 22. Механические волны. Звук
    Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
  • Суперпозиция волн
    Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
  • Вопросы к параграфу § 7. Место человека во Вселенной
    Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
  • Можно ли систему отсчета, связанную с землей, считать инерциальной системой отсчета?
    Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
  • Вопросы к параграфу § 14. Силы трения
    Учебник по Физике для 10 класса -> Механика
  • Вопросы и задания к параграфу § 37. Природа тел солнечной системы
    Учебник по Физике для 11 класса -> Строение и эволюция Вселенной
  • Взаимопревращение элементарных частиц
    Учебник по Физике для 11 класса -> Квантовая физика
  • Вопросы и задания к параграфу § 26. Строение атома
    Учебник по Физике для 11 класса -> Квантовая физика
  • Почему при установлении теплового равновесия тела не остывают до абсолютного нуля?
    Учебник по Физике для 11 класса -> Квантовая физика

Электродинамика

Copyright © 2013-2024 Физика Класс. FizikaKlass.ru. Сайт, посвященный науке физике. Статьи, иллюстрации, вопросы и ответы по физике. Рассказы об ученых физики, а также большая физическая энциклопедия.

Распространение радиоволн

Радиоволны — электромагнитные волны, используемые для радиосвязи.
Распространение радиоволн — это процессы распространения электромагнитных волн в диапазоне радиочастот.

При использовании электромагнитных волн для радиосвязи как источник, так и приемник радиоволн чаще всего располагают вблизи земной поверхности. Форма и физические свойства земной поверхности, а также состояние атмосферы сильно влияют на распространение радиоволн.
Особенно существенное влияние на распространение радиоволн оказывают слои ионизированного газа в верхних частях атмосферы на высоте 100-300 км над поверхностью Земли. Эти слои называют ионосферой. Ионизация воздуха верхних слоев атмосферы вызывается электромагнитным излучением Солнца и потоком заряженных частиц, излучаемых им.
Проводящая электрический ток ионосфера отражает радиоволны с длиной волны λ > 10 м как обычная металлическая пластина. Но способность ионосферы отражать и поглощать радиоволны существенно меняется в зависимости от времени суток и времен года (именно поэтому радиосвязь, особенно в диапазоне средних длин волн (100-1000 м), гораздо надежнее ночью и в зимнее время).
Устойчивая радиосвязь между удаленными пунктами на земной поверхности вне прямой видимости оказывается возможной благодаря отражению волн от ионосферы и способности радиоволн огибать выпуклую земную поверхность (т.е. дифракции). Дифракция выражена тем сильнее, чем больше длина волны.
Поэтому радиосвязь на больших расстояниях за счет огибания волнами Земли оказывается возможной лишь при длинах волн, значительно превышающих 100 м (средние и длинные волны).

Короткие волны (10 м ≤ λ ≤ 100 м) распространяются на большие расстояния только за счет многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли. Именно с помощью коротких волн можно осуществить радиосвязь на любых расстояниях между радиостанциями на Земле.
Длинные радиоволны для этой цели менее пригодны из-за значительного поглощения поверхностными слоями Земли и ионосферой. Все же наиболее надежная радиосвязь на ограниченных расстояниях при достаточной мощности передающей радиостанции обеспечивается на длинных волнах.
Ультракороткие радиоволны (λ

Почему радиоволны могут огибать землю

Распространение Радиоволн

Земная поверхность, тропосфера и ионосфера оказывают сильное влияние на распространение радиоволн. Распространяющиеся волны разделяют на поверхностные и пространственные.
Поверхностные волны распространяются вблизи поверхности Земли, огибают ее вследствие дифракции, преломления и рассеяния в тропосфере.
Пространственные волны — это волны, излучаемые под разными углами к поверхности Земли, они попадают в ионосферу, претерпевают в ней преломление и отражение на границах с ионосферными неоднородностями.
Расстояние, на котором возможно осуществление радиосвязи, зависит от выбранной частоты, мощности передатчика, чувствительности приемника, типа и размещения антенной системы, условий распространения. Для конкретного радиооборудования и антенн, установленных на судне, основным фактором, определяющим дальность связи, является выбранная частота (длина волны).
Радиоволны различных диапазонов распространяются на различные расстояния. Распространение радиоволн зависит от свойств атмосферы.

Атмосфера Земли является неоднородной средой. Давление, плотность, температура, влажность и др. параметры в различных объемах воздушного слоя Земли имеют разные значения.
В атмосфере содержатся в большом количестве нейтральные и заряженные частицы. По этим причинам скорости распространения радиоволн неодинаковы и зависят от длины волны.
Наблюдается преломление и отражение волн на границах слоев атмосферы с разными параметрами, рассеяние (отклонение радиоволн во все стороны по отношению к первоначальному направлению распространения), поглощение электромагнитной энергии, увеличивающееся с увеличением концентрации заряженных частиц.

Radio Officer © 2002 Edition

Почему радиоволны могут огибать землю

§ 15. генерация электромагнитных волн. принципы радиотелефонной связи

Модуляция позволяет передавать электромагнитные колебания звуковых частот на дальние расстояния без проводов, делая возможным радиотелефонную связь.

Колебательный контур, образованный их плоского конденсатора и катушки практически не излучает электромагнитных волн, так как электрическое поле конденсатора и магнитное поле катушки преимущественно сосредоточено внутри них. Поэтому такой контур называют закрытым.

Немецкий физик Г. Герц, впервые экспериментально доказавший существование электромагнитных волн, создал их с помощью вибратора, который состоял из двух половин — проволочных стержней (см. П на рис. 15а), к концам которых были присоединены большие и малые металлические шары. Воздушный зазор (З) между половинками вибратора был очень мал (рис. 15а). Вибратор представлял собой открытый колебательный контур, обкладками конденсатора которого были шары, а роль катушки играли прикреплённые к ним стержни. При замыкании ключа (К) с помощью повышающего трансформатора (Т) заряжались шары вибратора зарядами противоположных знаков, и в определенный момент в зазоре вибратора возникала электрическая искра. При искре в вибраторе возникали высокочастотные затухающие собственные колебания, а так как контур был открытым, то происходило излучение электромагнитных волн. Для регистрации электромагнитных волн Герц использовал незамкнутый контур (см. 2 на рис.15а), не соединённый с вибратором. Оказалось, что вслед за искрой между шариками контура вибратора 1 всегда следовала искра в контуре 2. Это доказывало существование электромагнитных волн.

Передачу информации с помощью электромагнитных волн без проводов (радиосвязь) впервые осуществил в 1895 г. русский физик А. С. Попов. При радиотелефонной связи речь или музыка с помощью микрофона преобразуются радиопередатчиком в последовательность электромагнитных колебаний открытого колебательного контура – передающей антенны, излучающей электромагнитные волны (радиоволны) определенного диапазона частот. В месте приёма радиоволны возбуждают колебания в приёмной антенне радиоприёмника, которая является частью его открытого колебательного контура. Если частота собственных колебаний приёмной антенны близка к диапазону частот радиоволн, то амплитуда её вынужденных колебаний растёт, и радиоприёмник после соответствующих преобразований этих колебаний и их усиления помогает восстановить переданное сообщение и услышать его с помощью динамика.

Установлено, что энергия электромагнитных волн пропорциональна четвертой степени их частоты. Поэтому для радиотелефонной связи используются электромагнитные волны с частотой от 100 кГц до 10 ГГц, которые называют несущими частотами или волнами, а их амплитуду изменяют с частотой, соответствующей звуковым колебаниям (от 20 Гц до 20 кГц). Процесс наложения колебаний одной частоты на колебания другой называется модуляцией (рис. 15б). Радиоприёмник, настроенный на нужную несущую частоту, сначала усиливает колебания этой частоты, а потом выделяет из них колебания, соответствующие звуковым частотам. Этот процесс называют демодуляцией (рис. 15в), и он состоит из нескольких этапов: (1) – выпрямление электромагнитных колебаний несущей частоты и (2) – сглаживание пульсирующего сигнала.

На высоте 50 – 300 км над поверхностью Земли находится ионосфера – слой атмосферы, содержащий высокую концентрацию заряженных частиц. Радиоволны с длиной волны l > 10 м отражаются от ионосферы и поэтому могут огибать земной шар, что делает возможным радиосвязь на больших расстояниях. Радиоволны с l < 10 м не могут огибать поверхность Земли и поэтому используются для связи в пределах прямой видимости.

Вопросы для повторения:

· Как происходит излучение и приём радиоволн?

· Что такое модуляция и демодуляция колебаний?

· Почему и какие радиоволны могут огибать Землю?

Рис. 15. (а) — схема опыта Герца по обнаружению электромагнитных волн; (б) – электромагнитные колебания несущей частоты (верх) и модулированные сигналом более низкой частоты (амплитудная модуляция); (в) — выпрямленные колебания (верх) и колебания низкой частоты после сглаживания высокочастотных пульсаций (низ).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *