zabika.ru 1

КАК ПЕРЕДАЕТ СИГНАЛЫ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО?


Существовали различные способы передачи информации на расстояние. К примеру, оптический телеграф пользовался особой азбукой. А именно: сообщение подавалось служителю телеграфа, он кодировал его в набор сигналов, передаваемых подъемом и опусканием похожих на небольшие шлагбаумы устройств, укрепленных на крыше башенки. Его коллега, сидя в соседней башне, построенной в пределах прямой видимости, увидев эти взмахи, повторял их. Это видел третий телеграфист и так далее по цепочке.

Конечно, сейчас такой способ связи кажется несовершенным и примитивным, однако лет двести назад он опережал по скорости любой другой. Правда, для работы этих телеграфов требовалась ясная погода, да и ошибки были не исключены. Или, как это сделал граф Монте-Кристо в романе Дюма, телеграфиста можно было подкупить, чтобы он передал ложное сообщение.

Эх, если бы передавать телеграммы можно было, невзирая на погоду и с меньшим числом посредников! Подобное желание долгое время оставалось голубой мечтой, но после ряда открытий в области электричества и магнетизма, ознаменовавших начало XIX века, оно стало осуществимым. Идея изобретения проста: нажимая на рычаг передающего аппарата, вы замыкаете электрическую цепь. Бегущий по проводам ток приводит в действие электромагнит на другом конце линии. А тот или заставляет звенеть звонок, или прижимает на мгновение к протягиваемой ленте карандаш, оставляющий на ней след.

Каждая буква алфавита была зашифрована определенной комбинацией коротких и длинных сигналов (точка и тире), с помощью которых можно было передать любое письменное сообщение. Новый телеграфный язык получил название "азбука Морзе".

Еще раз заметим, что вместо точек и тире можно использовать и нолики с единичками. Иными словами, последовательности этих цифр также могут нести информацию.

А электромагнитный телеграф, стуча "морзянкой", начал осваивать пространство.

В 1838 году он был использован для передачи сигналов вдоль железнодорожной линии длиной двадцать километров, через тридцать лет протяженность телеграфных линий в одной только Англии превысила двадцать пять тысяч километров!


Когда же телеграфный кабель был уложен по дну Атлантического океана, стало ясно, что впервые в мире установлена практически мгновенная и высоконадежная связь между континентами. Электричество оказалось способным передавать не только энергию, но и информацию.

ЛЕГКО ЛИ "ОТПЕЧАТАТЬ" ЗВУК?

По всему миру стали протягивать линии телеграфной связи. Конечно, возможность отправить "электрическое" сообщение за тысячи километров и довольно быстро получить ответ не ликвидировала почту, хотя бы потому, что была более дорогим "удовольствием".

Однако рост скорости обмена информацией существенно повлиял на дальнейшее развитие средств связи. Сказалось еще и то, что можно удешевить телеграфную связь, укладывая всего лишь один провод, поскольку роль второго, замыкающего телеграфную цепь, взяла на себя земля — хороший проводник электричества.

Но человек не мог остановиться и на этом. Его не устраивала сложность кодировки и расшифровки письменной речи. Возможно, поэтому телеграф не вытеснил почту сразу и целиком. Получить подробное письмо, в котором сохранялись индивидуальные черты отправителя, было не менее важно, чем лаконичную деловую телеграмму. Но еще более соблазнительной была идея передать живую речь.

Эту задачу удалось решить Т. Эдисону. Учитывая, что звук распространяется волнами и может приводить в колебание предметы, как, скажем, голос певца заставляет порой дрожать люстру, изобретатель решил зафиксировать эти колебания. Для этого он приспособил иглу, соединенную с мембраной, колеблющейся в такт с произносимыми звуками. Расположив под иглой вращающийся валик, покрытый воском, Эдисон фиксировал на нем движения иглы. Оказалось, что таким образом звук можно "консервировать"!

Теперь, поставив иглу к началу прорезанной ею в воске дорожки и приведя валик в движение, можно было заставить иглу и мембрану повторить колебания, совершенные при записи. Все происходило как бы в обратном порядке. Вибрирующая мембрана "возвращала" записанные ею звуки. Так родился фонограф.


Эдисон не мог удержаться от ликования: "Я прокричал фразу, и машина воспроизвела мой голос. Никогда в моей жизни я не был так поражен!"

Легко представить, что подобная форма хранения звуковой информации была не идеальной. Система запечатлевала не все звуки, а, главное, дорожка быстро изнашивалась, и возникало много помех при звучании, а потом она и вовсе стиралась.

Но это был только первый шаг. На смену фонографам и восковым валикам пришли граммофоны, затем патефоны, пластмассовые диски, электропроигрыватели и ... вплоть до компакт-дисков. Прогресс в средствах записи и воспроизведения звука достиг к нынешнему дню феноменального уровня.

Что же касается попыток передать живую речь на расстояние без помощи валиков, а непосредственно, сразу, то они стали успешно осуществляться буквально в то же самое время, когда был изобретен фонограф. Даже на год его опередили...
Г ДЕ ВПЕРВЫЕ ЗАЗВОНИЛ ТЕЛЕФОН?

Эта история упомянута практически везде, где речь идет о великих достижениях человечества. Американский врач Александр Белл занимался созданием аппарата, с помощью которого пытался научить разговаривать глухих, сделав для них видимыми звуки речи. В помещении лаборатории он заметил случайно пролитую жидкость. Чтобы убрать ее, Белл позвал своего помощника, находившегося в соседней комнате. Фраза, произнесенная им, обозначила рождение знаменитого изобретения. Слова "мистер Уотсон, вы мне нужны" понеслись не только по воздуху, но были услышаны и с помощью аппаратуры, размещавшейся в комнатах.

То, что последовало за этим, можно сравнить лишь с обвалом или водопадом — такой последовал поток изобретений и усовершенствований нового вида связи. Через четыре года дальность передачи по телефону была доведена до 72 километров. Еще через 10 лет в США насчитывалось 250 тысяч аппаратов. В 1892 году была установлена телефонная связь между Нью-Йорком и Чикаго, а это уже свыше 1400 километров.


Препятствием для увеличения дальности передач служило затухание сигнала. Однако в начале XX века, когда были изобретены электронные лампы-триоды, их использование в качестве усилителей устранило эту проблему. Накануне первой мировой войны длина линии телефонной связи между двумя пунктами достигала уже четырех тысяч километров.

Но только в 1930 году мировая телефонная сеть переросла по масштабам телеграфную. Более полувека потребовалось, чтобы преодолеть сопротивление крепко стоящих на ногах телеграфных компаний. Ведь еще в 1876 году, сразу после изобретения Белла, одна из них вынесла приговор: "У этого "телефона" слишком много недостатков, чтобы серьезно рассматривать его как средство связи. Это устройство не имеет для нас никакой ценности". Телефон, как видите, еще долго должен был доказывать свои преимущества. Нуждается ли он в этом теперь?

Сегодня в наших домах стоят телефонные аппараты, мало напоминающие своих дедушек. Но сохранившие элементы, которые выдают родственные отношения. Мы говорим в микрофон, преобразующий звуки голоса в электрические сигналы, бегущие по проводам. А наш собеседник слышит звуки, воспроизводящие наш голос, с помощью того, что, собственно, и является телефоном. Это вновь мембрана, покорно следующая за колебаниями электрического тока.

Однако в нашем обиходе появляется все больше беспроводных телефонных аппаратов. Каким же образом звук передается и принимается ими?

А вот это — уже следующая страница необыкновенно богатой событиями истории средств связи.

В ОЗМОЖНА ЛИ СВЯЗЬ БЕЗ ПРОВОДОВ?

По кабелю, проложенному под землей или по дну океана, а также подвешенному между столбами, можно "дотянуться" фактически до любой точки земного шара и установить с ней телеграфную или телефонную связь. Одно условие: эта точка должна быть неподвижной. Конечно, можно взять в руки телефонный аппарат и расхаживать с ним по квартире, сколько хватит провода. Но представьте себе, что вы находитесь на плывущем в открытом море корабле или летите на самолете. Как связаться с вами?


Идея беспроводной, или, как ее называли в начале XX века, беспроволочной связи, на рубеже XIX и XX веков воплотилась в реальность. На помощь пришли электромагнитные волны.

Открытые во второй половине XIX века теоретически, они были вскоре обнаружены опытным путем. Волны эти на самом деле не представляют собой чего-то экзотического. Ведь знакомый нам с рождения солнечный свет, ультрафиолетовые и рентгеновские лучи, с которыми мы иногда имеем дело в поликлинике, да и тепловые (инфракрасные) лучи, переносящие к нам энергию от батареи отопления, — все это электромагнитные волны, как бы они между собой ни разнились. И радиоволны, с помощью которых удалось осуществить связь без проводов, имеют ту же природу.

Как же действует радиосвязь? Электрические колебания, ранее передававшиеся по проводам, в этом случае при помощи передающей антенны преобразуются в радиоволны, которые как в воздухе, так и в вакууме распространяются со скоростью света. Достигая приемной антенны, радиоволны вновь преобразуются в электроколебания, идентичные отправленным. Проблема только в том, чтобы ослабевшие из-за рассеяния радиоволн колебания усилить и подвести к телеграфу или телефону.

Изобретенные довольно скоро после создания первых простейших передатчиков электронный диод, а затем и триод (усилитель) дали ключ к созданию современного радио.

Ламповые приемники стали особенно активно использоваться в годы первой мировой войны. Передача речи оказалась возможной на расстояние свыше трехсот километров. Скачок в развитии этого вида техники был настолько значительным, что уже в 1920 году началось систематическое радиовещание.

Сейчас, когда с помощью радиоволн могут связаться между собой и наземные, и летающие в воздухе, и космические объекты, трудно даже вообразить, что радио только-только исполнилось 100 лет. Отметим также, что благодаря многим связанным с ним изобретениям фантастически преобразились и средства вычислительной техники.