На главную


«Шепот» звезд

В 1947 году советская астрономическая экспедиция, под руководством члена-корреспондента Академии наук СССР А. А. Михайлова, наблюдала солнечное затмение близ берегов Бразилии. Радиоприборы, приспособленные для астрономических целей и установленные на теплоходе «Грибоедов», позволили советским ученым слушать «голос» Солнца, то есть принимать радиоволны, излучаемые Солнцем.
Источником радиоизлучения Солнца, как показали исследования советских астрономов и физиков, являются самые верхние, самые разреженные слои солнечной атмосферы. Повидимому это радиоизлучение исходит от солнечной короны — жемчужно-серебристого сияния, окружающего Солнце, и хорошо заметного во время полных солнечных затемнений.
Сила радиосигналов Солнца зависит от силы извержений или огненных бурь, разыгрывающихся время от времени на его светоносной поверхности. Особо мощные вспышки радиоизлучения обычно предшествуют огненным бурям и служат их предвестниками.
Невольно вспоминается первый радиоприемный аппарат — «грозоотметчик» А. С. Попова. Теперь мы отмечаем бури и «грозы» в атмосфере солнца!
Вслед за первыми опытами приема радиоизлучения Солнца астрономы попробовали «послушать» звезды. Они направляли антенну коротковолновой радиостанции на различные участки неба и записывали принимаемые шумы.
Установлено, что наиболее сильные источники радиоизлучения находятся в самой гуще Млечного пути по направлению к созвездию Стрельца. А именно в этом направлении расположена таинственная и труднодоступная для изучения центральная область Галактики: она закрыта от нас скоплениями пыли.
Но туман, пыль, облака прозрачны для радиоизлучения, и это дает нам возможность проникнуть в закрытую от нашего взора загадочную область Галактики. Радиотехника позволила ее «послушать».
Совсем недавно «слушающая» астрономия сделала чрезвычайно важное открытие — оказалось, что радиоизлучение приходит к нам из отдельных небольших участков неба. К сожалению точность наведения радиотелескопа еще не велика, нацелить его в одну точку, как обычный оптический телескоп, не удается, и это, конечно, затрудняет исследования. Но все же установлено, что источники радиоизлучения по своим размерам раз в десять меньше полной луны, то есть, если бы мы могли их увидеть, они казались бы нам «пятачками» диаметром в несколько угловых минут.
Эти участки неба, посылающие особо сильной радиоизлучение, получили название радиозвезд.
Исследование загадочных «пятачков» с помощью оптических телескопов никаких результатов не дало. Там виднеется несколько рядовых слабеньких звездочек, каких много и там, где радиозвезд нет и в помине. Не помогает их разглядеть и фотография. Радиозвезды — невидимки!
Московский астроном И. С. Шкловский считает, что некоторые радиозвезды находятся совсем недалеко от Солнца, может быть даже ближе, чем видимые нами звезды, и вообще во Вселенной радиозвезд в несколько раз больше, чем ярких самосветящихся звезд. Что же такое эти радиозвезды,— остается пока неизвестным.
Уловленные приборами сигналы далеких светил еще не поняты. Их смысл и значение пока еще не разгаданы. Но радиоастрономия — очень молодая отрасль науки! Ученые совершенствуют радиоастрономические приборы, и нет ничего невероятного в том, что электроника в недалеком будущем создаст «слушающие телескопы» или «видящие астрорадиоприемники» (рис. 68).

Радиоастрономия — новое могущественное средство познания Вселенной.
И возможно, что когда-нибудь среди шумов, рождаемых звездными атмосферами, мы уловим ритмичные сигналы, посланные в межзвездное пространство обитателями других планетных систем. Гениальный ученый и философ Джордано Бруно, сожженный на костре инквизиции 17 февраля 1600 года, писал: «В безмерном лоне бесконечной Вселенной возникают, развиваются, уничтожаются и снова рождаются бесчисленные миры. Существуют бесчисленные солнца, бесчисленные земли, которые кружатся вокруг своих солнц подобно тому, как наши семь планет кружатся вокруг нашего Солнца».
И мы убеждены, что в бесконечном пространстве Вселенной кроме нашей Земли есть и другие обитаемые планеты.

Хранитель неизменной секунды

Часы с маятником были изобретены Христианом Гюйгенсом в первой половине XVII века. Они верой и правдой служат людям уже свыше 300 лет. За это время механизм часов был доведен до большого совершенства, но все же самые лучшие современные часы с маятником уходят вперед или отстают на 3 — 4 тысячных доли секунды в сутки. Это — предел точности таких часов и большего от них добиться трудно.
Однако точность в 3 — 4 тысячных доли секунды уже не удовлетворяет ученых. Тысячная доля секунды — величина большая. Для тонких научных исследований нужны часы, отмеряющие время с ошибкой, которая не превышала бы стотысячной доли секунды. Именно столь высокая точность позволяет совершать важные открытия.
Наша секунда это 1/86400 доля суток, а сутки — время одного оборота земного шара вокруг его оси. Все наше измерение времени до сих пор было основано на определении скорости вращения Земли. Раньше думали, что земной шар вращается в высшей степени равномерно и сутки остаются неизменными, но это оказалось не так. Установлено, что великие часы природы — земной шар — отстают. Земля замедляет свое вращение, и вследствие этого сутки постепенно удлиняются.
Величина «погрешности» Земли невелика, она составляет примерно 1,5 тысячных доли секунды в столетие. Иначе говоря, через каждые 700 столетий сутки становятся длиннее на 1 секунду.
Кроме того, в итоге многолетних наблюдении у астрономов зародилось подозрение, что наша планета вращается не вполне равномерно.
В 1872 году известный русский астроном С. П. Глазенап решил проверить это предположение. Предпринятое им исследование подтвердило догадку.
Земля то чуть-чуть ускоряет вращение, то так же неожиданно и без видимой причины замедляет его. Небольшие изменения скорости вращения день ото дня накапливаются, а к концу года достигают величины, которая уже не ускользает от внимания астрономов.
В течение прошлого столетия Земля вращалась с ускорением — сутки укорачивались. За время с 1865 по 1898 год было «потеряно» почти тридцать пять секунд.
В конце прошлого века Земля перестала «спешить». Сутки снова начали удлиняться. Это продолжалось до 1920 года. Сейчас она вращается с небольшим ускорением.
Очевидно, что земной шар, который считался безупречным судьей всех наших часов, сам оказался не вполне надежными часами.
Так как сутки то удлиняются, то укорачиваются, следовательно, и секунда — наша основная единица измерения времени — тоже изменяется. Но как можно пользоваться мерой, которая не отличается постоянством? Куда годится гиря, сделанная из льда, кому нужен резиновый метр? Такие материалы непригодны для изготовления мер.
Наша секунда, вследствие неравномерности вращения земного шара, непостоянна. Время же надо измерять неизменной секундой. Если земной шар не может служить образцовыми часами, то, очевидно, надо создать прибор, который мог бы хранить и сообщать точную величину секунды.
Маятниковые механические часы для этой цели не подходят.
Изобретатели обратились к электронным приборам. Кандидатом в заместители механического маятника был выдвинут маятник электрический, то есть колебательный контур, соединенный с электродной генераторной лампой.
Правда, электрический маятник оказался тоже не совсем постоянным. Малейшее изменение тока накала лампы, легкое дрожание электродов, неравномерный выход электронов из катода и ряд других причин нарушают правильный ритм колебаний в контуре. Электрический маятник нуждается в надежном регуляторе.
Такой регулятор был найден. Кристаллы горного хрусталя — кварца — обладают весьма полезным свойством: кварцевая пластинка или кольцо, вырезанное из кристалла кварца, под воздействием токов высокой частоты начинают сжиматься и расширяться с частотой переменного тока (рис. 69).

Однако не на все частоты кварцевая пластинка отзывается одинаково. Как и камертон, когда его ударят, издает звук только одного, ему свойственного, тона, так и кварцевое кольцо обладает собственной и тоже строго определенной частотой колебаний, которая зависит от размеров и формы кольца. И если ударить кварцевое кольцо, оно начинает колебаться со свойственной ему частотой. Такое кольцо присоединяют к колебательному контуру, частота колебаний которого равна собственной частоте пластинки. В таком контуре пластинка будет служить регулятором, как маятник в стенных часах.
В сочетании с электронной лампой кварцевое кольцо (или пластинка) стало основой часов нового типа — электронно-кварцевых.
Разработка проекта первых советских часов без маятника, без пружин, без гирь или электромагнитов была начата Центральным научно-исследовательским институтом геодезии, аэрофотосъемки и картографии в 1936 году и закончена в 1940 году.
Главной частью точных часов является генераторная лампа, соединенная с кварцевым кольцом. Это кольцо, выточенное из цельного куска кварца, по своим размерам равно круглому карманному зеркальцу: диаметр — 61 миллиметр, а толщина — 10 миллиметров. Кольцо совершает 99 271,05 колебаний в секунду или 5 956 263 колебания в минуту.
Кварцевое кольцо нечувствительно к изменениям силы тяжести или к каким-либо толчкам и сотрясениям, то есть оно не боится как раз того, что больше всего нарушает равномерность качаний обычного маятника. Но и кварц имеет свои недостатки — он чувствителен к изменениям температуры и давления воздуха. Поэтому кварцевое кольцо заключают в плотно закупоренный сосуд. Его обогревает электрическая печь с автоматическим регулятором температуры, и весь механизм одет двойной рубашкой из теплоизолирующих материалов. Температура внутри рубашки постоянна, давление — неизменно. В таких оранжерейных условиях кварцевое кольцо служит прекрасно.
Частота, превышающая 99 тысяч колебаний в секунду, слишком велика, чтобы ею можно было пользоваться для измерений. Особые приборы — делители частоты — уменьшают ее. Они делят частоту сначала на 11, потом на 9, и частота, пониженная до 1002,7379 колебаний в секунду, подается к мотору, а он приводит в движение счетный механизм со стрелками, как у обычных часов.
Точность кварцевых часов пока еще одна тысячная секунды в сутки. Но это — не предел. Часы могут быть еще более усовершенствованы, и погрешность их уменьшится до десятитысячных долей секунды.
В настоящее время кварцевые часы являются главными хранителями точной величины секунды. Они занимают почетное место в подвалах Службы времени астрономических обсерваторий, института метрологии и института геодезии. Маятниковые часы уступили первенство кварцевым часам.
Но даже точность кварцевых часов порой бывает недостаточна для тончайших лабораторных исследований. Ученые работают над созданием электронно-молекулярных часов, в которых роль маятника будут исполнять колеблющиеся молекулы газа — аммиака или метана.
Электронно-молекулярные часы обещают дать точность, определяемую миллионными долями секунды!

Новые музыкальные инструменты

Когда Московская радиостанция начала передавать в эфир концерты, лекции и доклады, взрослые и школьники с увлечением принялись мастерить самодельные приемники.
Новое дело привлекло десятки тысяч энтузиастов-любителей. К началу 1925 года было зарегистрировано около 25 тысяч владельцев радиоприемников и число их росло с каждым днем.
Радиолюбители с увлечением мастерили самодельные приемники, придумывали всевозможные усовершенствования, изобретали новые схемы. Радиотехника открывала широкое поле для самостоятельных исследований, и она многим обязана первым энтузиастам радио. Из среды радиолюбителей вышли многочисленные кадры квалифицированных исследователей и практиков.
В горячую пору всеобщего увлечения радиолюбительством было замечено свойство ламповых приемников свистеть при чрезмерном увеличении обратной связи. Возникновение генерации электрических колебаний — недостаток приемника; с ним борются, тщательно экранируя алюминиевыми колпаками лампы и катушки колебательных контуров. Но в технике часто бывает, что явление, вредное в одном случае, оказывается полезным в другом.
Ленинградские радиолюбители первыми догадались, что радиоприемник с генерирующей лампой можно превратить в своеобразный музыкальный инструмент. Ведь стоило приблизить руку или металлический предмет к колебательному контуру, как тотчас же менялась высота звука. Приемник свистел на разные голоса.
Особенно удивительного в этом явлении ничего нет: приближение руки изменяет емкость колебательного контура. Он настраивается на другую частоту, и это сказывается на высоте звука. Звучанием можно управлять; следовательно, приемник способен стать музыкальным инструментом.
Для осуществления этой идеи от колебательного контура сквозь верхнюю крышку приемника вывели наружу металлический стержень, а колебательный контур и звуковые фильтры подобрали так, чтобы из громкоговорителя слышался не поросячий визг, а приятный для слуха музыкальный тон.
Новинка привлекла на первых порах всеобщее внимание, изобретатели первого в мире радиомузыкального инструмента с успехом показывали его с эстрады.
На сцену выносили небольшой полированный ящичек, из верхней крышки которого выступал металлический стержень длиной в 20 — 25 сантиметров.
Музыкант - исполнитель подходил к этому ящику, протягивал руку к стержню, и прибор начинал петь. Каждое приближение или удаление руки плавно меняло высоту звука.
Игра на звучащем радиоприборе производила странное впечатление. Человек, извлекая звуки из воздуха, напоминал дирижера, который управляет оркестром, но оркестр этот состоял из одного единственного инструмента.
Первый электромузыкальный прибор был весьма далек от совершенства. Он давал только один музыкальный тон, изменяющийся по высоте. На нем удавалось исполнять лишь несложные мелодии. Соперничать с обычными духовыми или струнными инструментами, а тем более с оркестром, в котором звучат одновременно десятки инструментов, он никак не мог.
За годы, прошедшие с тех пор, радиотехника сделала грандиозные успехи. Появились новые электромузыкальные инструменты. Из них наиболее совершенными считаются эмиритон и B-8.
Название эмиритона составлено из начальных букв нескольких слов. Первые три буквы э м и означают: электромузыкальный инструмент; следующие две буквы — р и и взяты от фамилий изобретателей: профессора Римского-Корсакова и инженера Иванова. Последний слог «тон» означает звук. Все вместе — эмиритон.
Другой электромузыкальный инструмент В-8 — обозначен начальной буквой фамилии своего изобретателя А. Володина. Эмиритон и В-8 — чисто электрические инструменты. В них нет струн, как у рояля или скрипки, нет звучащих язычков, как у аккордеона.
Открыв заднюю крышку эмиритона, можно увидеть сложное переплетение разноцветных монтажных проводов, катушки самоиндукции в алюминиевых экранах-чехлах, конденсаторы, дроссели, сопротивления и другие детали, все, как в большом и сложном радиоприемнике. В-8, например, имеет 46 ламп!
По внешнему виду эмиритон похож на небольшое пианино или на старинный клавишный инструмент—клавикорды. У эмиритона имеется клавиатура, и музыкант играет на эмиритоне, как на пианино,— обеими руками, нажимая пальцами на клавиши. Эмиритон издает при этом звуки в тембрах кларнета, гобоя или фагота.
Кроме клавиатуры эмиритон снабжен также грифом. Это — длинная полоса, расположенная вдоль клавиатуры и покрытая сверху цветным пластикатом.
Эмиритонист может исполнять музыкальное произведение, пользуясь по желанию либо клавишами, либо грифом. Касаясь грифа, скользя по нему пальцами, эмиритоннст заставляет инструмент звучать, подражая скрипке, виолончели или человеческому голосу.
Переключение с одного тембра на другой, — с кларнета на фагот или со скрипки на контрабас, — производится мгновенно, для этого достаточно нажать на клавиши тембров.
Эмиритон обладает примерно пятьюдесятью различными тембрами и может подражать звучанию почти всех существующих музыкальных инструментов — от самой маленькой флейты-пикколо до большого контрабаса.
С помощью ножной педали, эмиритоннст управляет силой звука, меняя ее от еле слышного журчания до могучего рева органных труб.
По богатству тембрами эмиритон не имеет себе равных среди всех обычных музыкальных инструментов. Несколько эмиритонов могут составить оркестр, не уступающий по звучанию симфоническому оркестру полного состава.
И все же разносторонние свойства электронной лампы — этого гибкого, универсальною и точного прибора — далеко еще не полностью использованы в эмиритоне.
Ведь было время, когда и автомобиль «учился ходить», а самолет «учился летать». Так и электромузыкальные инструменты. Они еще только «учатся петь». Пройдут годы, будут созданы новые конструкции, и тогда электромузыкальные инструменты займут место в оркестрах рядом с обычными струнными и духовыми инструментами.


предыдущая страница оглавление следующая страница