Все знают, что звук не может распространяться далеко. Как бы мы громко ни кричали, наш голос нельзя услышать дальше， чем за 1 км. Кроме того, сам звук распространяется довольно медленно — за 3 сек. он проходит примерно 1 км.
Если бы житель Ленинграда мог крикнуть так громко, что его могли бы услышать во Владивостоке, то он был бы услышан только через 10 час. и лишь почти через сутки до него донеслись бы первые слова ответа. Это очень медленно, и такая скорость нас удовлетворить не может.
Как же получается так, что по радио звук стал слышен за тысячи километров и почти в тот же момент, как он произносится? Это стало возможным потому, что был найден удобный и быстрый «переносчик» звука. Основная заслуга в этом принадлежит нашему ученому Александру Степановичу Попову, изобретателю радио.
На вопрос, что такое радио, что такое радиопередача, можно ответить, может быть и не совсем обычно, но довольно точно: радиопередача — это невидимый свет, который несет на себе неслышимый звук.
Все мы привыкли к свету, но не все достаточно хорошо знают, что такое свет. С точки зрения физики свет является электромагнитными волнами, электромагнитными колебаниями, которые распространяются в пространстве с огромнейшей скоростью — 300 тыс. км в секунду. Путь от Ленинграда до Владивостока, на который звуку нужно затратить около 10 час., свет пролетает так быстро, что мы не можем отметить этот небольшой промежуток времени — примерно три сотых секунды (0,03 сек.). Звук за этот промежуток времени пройдет только 10 м.
Электромагнитные волны в зависимости от их длины различным образом проявляют себя и некоторые из них могут даже восприниматься нашими органами чувств. Так, например, волны длиной от четырех тысячных до восьми тысячных долей миллиметра являются световыми волнами, и мы видим и ощущаем их, как свет. Горячая печь или нагретое тело излучает тепло. Это тоже электромагнитные волны, но несколько длиннее световых. Мы их не видим, но ощущаем, как тепло. Волны еще более длинные, чем тепловые, мы уже не воспринимаем никакими чувствами, узнать об их присутствии мы можем только при помощи специальных приборов. Эти электромагнитные волны длиной от нескольких миллиметров до нескольких километров мы и используем для радиопередачи. Они являются тем чудесным «переносчиком» звуков — радиоволнами, которые дают нам возможность передавать звуки на многие тысячи километров.
Каким же образом можно получать электромагнитные волны, использующиеся для радиопередачи?
Оказывается, что если по проводу проходит переменный электрический ток, то вокруг провода возникают электромагнитные волны, которые, отрываясь от провода, уносятся от него во все стороны со скоростью света.
Что же представляет собой переменный ток, порождающий электромагнитные волны, которые мы называем радиоволнами?
Переменным электрическим током называется ток, который проходит по проводу то в одном направлении, то в обратном. Время, в течение которого ток успевает пройти по проводу в прямом и в обратном направлениях, называется периодом. Число периодов в секунду называется частотой тока и измеряется в «герцах» (гц). Если, например, ток проходит полсекунды в одном направлении и полсекунды в обратном, то его период равен 1 сек. и его частота равна 1 гц. Переменный ток, который применяется для освещения, имеет обычно 50 периодов, т. е. он 50 раз в секунду проходит в прямом направлении и 50 раз — в обратном. Его частота равна 50 гц. Радиоволны возбуждаются переменными токами очень большой частоты — от сотен тысяч до многих миллионов герц — токами высокой частоты.
Существует определенное соотношение между частотой и длиной волны. Если скорость распространения радиоволн — 300 000 км в секунду — разделить на частоту в килогерцах (1 кгц = 1 000 гц), то получится длина волны в метрах. Так, например, если частота переменного тока, возбуждающего радиоволну, равна 1 000 кгц, то длина волны равна 300 000/1 000 = 300 м. И наоборот, если 300 000 разделить на длину волны в метрах, то получается частота в килогерцах. Радиоволны можно характеризовать как длиной волны, так и частотой, обе величины равноценны.
Теперь мы можем составить самое общее представление о передающей радиостанции. На этой станции имеется оборудование, которое возбуждает переменный ток нужной частоты и посылает его в антенну — провод, подвешенный на мачтах. Вокруг антенны образуются электромагнитные волны, которые уносятся от нее во все стороны. Но как же заста- вить радиоволны послушно переносить те звуки, которые мы хотим перебросить за тысячи километров? Для этого прежде всего надо превратить звук в электрический ток. Это делает прибор, называемый микрофоном. Если перед микрофоном говорить, петь или играть, то он превращает звуки, т. е. колебания воздуха, в электрический ток, сила которого изменяется в соответствии с изменениями звука. Колебания электрического тока звуковой или низкой частоты, получаемые от микрофона, накладываются на ток высокой частоты, вырабатываемый для создания радиоволн. В соответствии с этим изменяется и характер радиоволн, которые, отрываясь от антенны передающей станции, несут с собой произведенные перед микрофоном звуки. Но теперь эти звуки уже не слышны. Вот и получается, что невидимые радиоволны несут с собой неслышимые звуки.
Радиоволны обладают одним интересным свойством. Если они на своем пути встречают какой-нибудь металлический предмет, то они вызывают в нем появление таких же переменных токов высокой частоты, какие породили появление этих радиоволн на передающей радиостанции. Их частота будет точно такая же, сохранится и наложенный на них звуковой ток. Этим свойством и пользуются для приема радиопередач. На крыше, на мачтах или на деревьях подвешивается приемная антенна, в которой приходящие радиоволны возбуждают быстропеременные токи. Эти токи поступают из антенны в радиоприемник, они крайне слабы и тем слабее, чем дальше приемник находится от передатчика.
Нетрудно представить, что в приемной антенне будут возбуждаться токи множеством передающих станций и прием нужной станции поэтому будет практически невозможен. Из всех этих токов надо выделить только тот, который возбуждается радиоволнами нужной нам станции. Это можно осуществить при помощи так называемых колебательных контуров. Оказывается, что если сделать из провода катушку и присоединить к ней конденсатор (о том, что такое конденсатор и как делается катушка, читатель узнает дальше), то получится колебательный контур, который отзывается на переменный ток определенной частоты. Изменяя данные катушки и конденсатора, можно настраивать контур на нужную частоту. Так был решен вопрос об отсеве ненужных станций.
Но это тоже еще не все. Когда из множества токов, пробегающих по антенне, отобран ток нужной станции, из него нужно еще выделить звуковой ток, смешанный с высокочастотным током. Это осуществляется при помощи так назы-ваемого детектора. После детектора мы получаем уже звуковой ток, который превратить в звук уже легко. Это делает обычная телефонная трубка. Когда через телефонную трубку проходит звуковой ток, то магнит трубки начинает в такт с изменениями тока колебать тонкую железную пластинку — мембрану, мембрана в свою очередь колеблет воздух, а колебания воздуха — это и есть звук, который воспринимается органами слуха.
Все рассказанное выше совершается с невероятной быстротой и поэтому слово, сказанное перед микрофоном в Москве, практически в то же самое мгновение будет услышано человеком, сидящим у приемника за тысячи километров.
В заключение следует отметить, что выделить нужную станцию мы сможем только в том случае, если другие станции не будут работать на той же самой волне. Если две одинаково громко слышимые станции работают на одной и той же или близких волнах, то их отделить нельзя, и они будут мешать друг другу.
Представление о радио, которое читатель получил из этого рассказа, конечно, является лишь самым общим, но оно достаточно для того, чтобы более сознательно приступить к постройке простого приемника.