Почему нельзя осуществлять радиосвязь с подводной лодкой когда она находится

Учебники

Разделы физики

Журнал “Квант”

Лауреаты премий по физике

Общие

Kvant. Электромагнитные волны

А так ли хорошо знакомы вам электромагнитные волны? // Квант. — 1993. — № 3. — С. 56-57.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала “Квант”

Описанные эксперименты, как, по крайней мере, кажется мне, устраняют сомнения в тождественности света, теплового излучения и электродинамического волнового движения.
Г.Герц

Содержание

• 1 Вопросы и задачи
• 2 Микроопыт
• 3 Любопытно, что.
• 4 Что читать в «Кванте» об электромагнитных волнах
• 5 Ответы
  • 5.1 Микроопыт.

Как это ни удивительно, с этими волнами человечество было знакомо еще с незапамятных времен. Люди грелись, еще не называя тепловые лучи инфракрасными, загорали, не подозревая, что на их кожу воздействует ультрафиолетовое излучение. Да, в конце концов, они видели! И не только видели, но уже и экспериментировали со светом как с волнами.

Догадки о том, что все эти виды излучений имеют одну электромагнитную природу, постепенно выстраивались в научную теорию. Достижения своих великих предшественников, и прежде всего М. Фарадея, в 1865 году синтезировал Дж. Максвелл, предсказав, в том числе, и возможность передачи информации без проводов.

Ныне, когда прошло немногим более ста лет после создания максвелловской теории, электромагнитные волны доносят до нас не только радио- или телесигналы. Человек научился создавать и принимать излучения, соответствующие любой части необыкновенно широкой электромагнитной шкалы — от низкочастотных колебаний до гамма- излучения. Невидимые — микроволновые и ультрафиолетовые, инфракрасные и рентгеновские — лучи «озвучили» для нас неуловимые ранее «разговоры» атомов и молекул, звезд и галактик.

К сожалению, сегодня мы сможем «коснуться» лишь нескольких участков этой гигантской шкалы.

Вопросы и задачи

1. В непосредственной близости друг от друга находятся электрически заряженный шар и постоянный магнит. Существует ли в окружающем их пространстве электромагнитное поле?
2. Почему антенны автомобильных радиоприемников устанавливают, как правило, вертикально?
3. Почему при связи на коротких волнах образуются так называемые зоны молчания?
4. Почему станции длинно- и средневолнового диапазонов ночью можно принимать на гораздо большем расстоянии, чем днем?
5. Почему нельзя осуществлять радиосвязь с подводной лодкой, когда она находится под водой?
6. Для чего радиолокация впервые была применена в астрономии?
7. Почему устойчивый прием телевизионных сигналов возможен только в пределах прямой видимости?
8. Почему температура всех тел в неотапливаемом закрытом помещении становится одной и той же?
9. Испускает ли красные лучи кусок железа, нагретый до белого каления?
10. Почему стеклянная призма непригодна для получения спектров инфракрасного и ультрафиолетового излучений?
11. На фотографиях местности, сделанных с самолета, можно четко разделить маскировку под зелень и естественную зелень, неразличимые при непосредственном наблюдении. Почему?
12. Можно ли рентгеновские лучи, применяемые для обнаружения дефектов изделий, заменить гамма-лучами, испускаемыми радиоактивным элементом?

Микроопыт

Понаблюдайте за работой комнатного электрического обогревателя, состоящего из накаливаемой спирали и хорошо полированной вогнутой металлической поверхности. Как вы думаете, каково предназначение этой поверхности?

Любопытно, что.

. в соответствии с домаксвелловскими представлениями, электрическое и магнитное поля должны были исчезать при обращении тока в нуль (поскольку считалось, что изменяющееся электрическое поле не производит никакого эффекта).

. распространенное мнение о том, что Герц ставил свои опыты для подтверждения теории Максвелла, ошибочно. Первоначально Герц был скорее противником этой теории и признал ее лишь под давлением им же самим полученных доказательств.

. переход от электрической лампы накаливания с угольной нитью к со-временной лампе с вольфрамовой нитью дал возможность повысить температуру нити всего лишь на 400 К. Однако это увеличило долю энергии, приходящейся на излучение в видимой части спектра, более чем в 3 раза — от 0,5 % до 1,6 %.

. невидимые для человека инфракрасные и ультрафиолетовые лучи широко используются для ориентации в живой природе. Так, некоторые змеи чувствуют колебания температуры в одну десятую градуса на расстоянии в полметра. Пчелы же «видят» ультрафиолетовые лучи, указывающие на расположение нектарников в цветках.

. начало радиоастрономии связано с работами инженера американской компании «Bell» К.Янского, экспериментировавшего в 1931 году с вращающейся радиоантенной для выяснения помех коротковолновой радиотелефонной связи. Шум, который он исследовал, шел, по всей видимости, из центра нашей Галактики.

. параболические антенны современных радиотелескопов обладают невероятной чувствительностью — они способны уловить потоки энергии плотностью менее 10 –29 Вт•с/м 2 .

. в рентгеновской астрономии для исследования самых жестких гамма-квантов используются. оптические телескопы. Дело в том, что при прохождении через атмосферу такие гамма- кванты вызывают появление электронов большой энергии, возбуждающих знаменитое «черенковское» излучение, которое в конце концов и регистрируется оптическим телескопом.

Что читать в «Кванте» об электромагнитных волнах

(публикации последних лет)

1. «Генрих Герц и электромагнитные волны» — 1988, № 1, c. 48;
2. «Со стороны виднее» — 1990, № 9, с. 2;
3. «Экспериментируем с ИК лучами» — 1990, № 10, с. 44;
4. «Спутниковое телевидение» — 1991, № 1,с. 4;
5. «Как излучать радиоволны?» 1991, № 11, с. 33;
6. «Грибы и рентгеновская астрономия» 1992, № 9, с. 21:
7. «Калейдоскоп «Кванта» — 1989, № 2, с. 40; 1990, № 2, 40; 1992, № 10, с. 40.

Ответы

1. Нет, поскольку в данном случае электрическое и магнитное поля постоянны и не связаны между собой.
2. Автомобильный приемник обычно принимает прямой сигнал передающей станции, в котором электрическое поле поляризовано вертикально. Чтобы мощность принимаемого сигнала была максимальной, приемная антенна тоже должна быть вертикальной.
3. Короткие волны распространяются на большие расстояния благодаря многократным отражениям от поверхности Земли и от проводящих слоев атмосферы (ионосферы). Что и приводит к возникновению на Земле зон молчания.
4. В отсутствие прямого солнечного излучения ионизация молекул в ионосфере уменьшается. Это увеличивает ее отражающую способность и способствует распространению электромагнитных волн на значительные расстояния.
5. Морская вода сильно поглощает электромагнитные волны.
6. Для определения расстояний до Луны и планет.
7. Ультракороткие волны, на которых осуществляются телепередачи, распространяются практически по прямой, потому что ионосфера для этих волн прозрачна, а наземные препятствия они почти не огибают.
8. Вследствие обмена энергией в результате теплового излучения.
9. Да, испускает.
10. Стекло поглощает как инфракрасные, так и ультрафиолетовые лучи.
11. Ультрафиолетовое излучение от естественной зелени и предметов маскировки различно, поэтому различно их действие на фотопленку.
12. Энергия рентгеновских квантов не может превышать энергию, выделяющуюся при торможении электронов.
13. Можно, так как длина волны гамма-лучей еще меньше.

Микроопыт.

Отражать инфракрасные лучи, испускаемые спиралью.

Как и при помощи каких радиоволн осуществляется радиосвязь с подводными лодками на глубине

Подводные лодки, выполняющие боевые задачи должны поддерживать надежную связь с землей. Для этого они могут всплывать, и в надводном положении входить на радиосвязь с землей, в том числе через спутниковые системы связи.

реклама

Но что делать, если в целях скрытности всплывать подводной лодке нельзя, а весь диапазон радиочастот, используемый для наземной связи, не способен распространяться в соленой воде, являющейся хорошим проводником электрического тока. Но оказывается, все же есть диапазон радиоволн, который способен распространяться в морских и океанских соленых водах. Это сверхдлинные радиоволны в частотном диапазоне крайне низких частот (КНЧ) от 3 до 30 Герц, и сверхнизких частот (СНЧ) от 30 до 300 Герц, причем проникающая способность КНЧ гораздо выше.

Радиоволны СНЧ имеют несколько худшее распространение, но и при этом антенные системы передающих станций имеют гораздо меньшие размеры.

При реализации связи на сверхдлинных радиоволнах возникают большие технические трудности, и сложнее всего создать передатчик и передающую антенную систему из-за очень большой длинны волны, которая, например, при частоте 82 Гц. составляет 3658 км. Построить эффективную антенную систему, размеры которой сопоставимы с такими геометрическими размерами волны, сами понимаете, не представляется возможным. И инженеры пошли на хитрость, они закопали глубоко в землю, на расстоянии друг от друга в 40 – 50 км. два длинных электрода, подключенных к выходу передатчика. При этом линии протекания тока между электродами проникали в землю на большую глубину и использовали эту часть земли, как громадную антенну, получалась, что из самой земли в морские и океанские воды излучался сигнал СНЧ, который преодолевая толщу вод, достигал антенн подводных лодок.

реклама

Но и такая техническая реализация антенной системы очень сложна, и строить подобные сверхдлинноволновые станции связи с подводными лодками может себе позволить далеко не каждое государство. Передатчик этих станций оказался также очень сложным. Из-за генерации СНЧ электромагнитных колебаний он имеет катастрофически низкий коэффициент полезного действия (КПД), что накладывает очень большие технические трудности при его создании. Кроме того, из-за низкого КПД антенной системы, необходима очень большая мощность генерируемого сигнала. Это приводит к громадным размерам передатчика и большому энергопотреблению. В результате получается, что на один излученный ватт электромагнитной энергии, передатчик потребляет 100 кВт. электроэнергии. И обеспечивать этот передатчик электроэнергией должна целая электростанция. Это первый серьезный недостаток этого вида связи.

Поскольку на борту подводной лодки невозможно разместить подобный громадный передатчик, и создать такую передающую антенную систему, то сами понимаете, что связь будет только односторонней, команды могут передаваться от наземного центра управления на подводную лодку, а наоборот нет. Это второй серьезный недостаток.

Скорость передачи данных такой системы связи крайне мала, всего несколько знаков в минуту. Это третий серьезный недостаток. Для выхода из этой ситуации передаются только короткие условные сигналы, которые идентифицируются с отдаваемыми командами по соответствующей таблице, которая выдается команде перед отплытием.

реклама

На подводной лодке прием сигнала организуется достаточно просто, выпускается длинный трос – антенна, длинна которой может достигать нескольких километров, и может подвсплывать на меньшую глубину. Прием сигнала может происходить и при движении подводной лодки.

Но при всех недостатках этой связи, она обеспечивает скрытную, надежную, устойчивую связь с подводной лодкой находящейся на большой глубине, в любой точке земного шара, в любое время, в любых погодных условиях.

Если подводная лодка находится на небольшой глубине, то у нее появляется большое количество других каналов связи, в других частотных диапазонах, использующихся для наземной связи, например, через поднятую антенну с перископной глубины или с помощью всплывающих радиобуев. Связь между подводной лодкой и радиобуем реализуется при помощи кабеля или гидроакустического канала.

реклама

Но этим она может себя обнаружить. То есть эти каналы связи являются демаскирующими факторами для подводной лодки. И самым надежным каналом связи, с точки зрения скрытности, является радиосвязь на сверхдлинных радиоволнах. Подобная станция связи «ЗЕВС», работающая на частоте 82 Герца используется на Кольском полуострове.

Надеюсь, эта информация была для вас интересна. Пишите в комментариях, какие вы еще знаете виды связи с подводными лодками, находящимися на большой глубине.

Объясните, почему с подводной лодкой, находящейся под водой на большой глубине, нельзя осуществлять радиосвязь с помощью электромагнитных

В 16:48 поступил вопрос в раздел ЕГЭ (школьный), который вызвал затруднения у обучающегося.

Вопрос вызвавший трудности

Ответ подготовленный экспертами Учись.Ru

Для того чтобы дать полноценный ответ, был привлечен специалист, который хорошо разбирается требуемой тематике “ЕГЭ (школьный)”. Ваш вопрос звучал следующим образом: Объясните, почему с подводной лодкой, находящейся под водой на большой глубине, нельзя осуществлять радиосвязь с помощью электромагнитных волн.

После проведенного совещания с другими специалистами нашего сервиса, мы склонны полагать, что правильный ответ на заданный вами вопрос будет звучать следующим образом:

ответ к заданию по физике

НЕСКОЛЬКО СЛОВ ОБ АВТОРЕ ЭТОГО ОТВЕТА:

Работы, которые я готовлю для студентов, преподаватели всегда оценивают на отлично. Я занимаюсь написанием студенческих работ уже более 4-х лет. За это время, мне еще ни разу не возвращали выполненную работу на доработку! Если вы желаете заказать у меня помощь оставьте заявку на этом сайте. Ознакомиться с отзывами моих клиентов можно на этой странице.

Мишина Аделина Леонидовна – автор студенческих работ, заработанная сумма за прошлый месяц 64 995 рублей. Её работа началась с того, что она просто откликнулась на эту вакансию

ПОМОГАЕМ УЧИТЬСЯ НА ОТЛИЧНО!

Выполняем ученические работы любой сложности на заказ. Гарантируем низкие цены и высокое качество.

Деятельность компании в цифрах:

Зачтено оказывает услуги помощи студентам с 1999 года. За все время деятельности мы выполнили более 400 тысяч работ. Написанные нами работы все были успешно защищены и сданы. К настоящему моменту наши офисы работают в 40 городах.

Ответы на вопросы – в этот раздел попадают вопросы, которые задают нам посетители нашего сайта. Рубрику ведут эксперты различных научных отраслей.

Полезные статьи – раздел наполняется студенческой информацией, которая может помочь в сдаче экзаменов и сессий, а так же при написании различных учебных работ.

Красивые высказывания – цитаты, афоризмы, статусы для социальных сетей. Мы собрали полный сборник высказываний всех народов мира и отсортировали его по соответствующим рубрикам. Вы можете свободно поделиться любой цитатой с нашего сайта в социальных сетях без предварительного уведомления администрации.

Площадка Учись.Ru разработана специально для студентов и школьников. Здесь можно найти ответы на вопросы по гуманитарным, техническим, естественным, общественным, прикладным и прочим наукам. Если же ответ не удается найти, то можно задать свой вопрос экспертам. С нами сотрудничают преподаватели школ, колледжей, университетов, которые с радостью помогут вам. Помощь студентам и школьникам оказывается круглосуточно. С Учись.Ru обучение станет в несколько раз проще, так как здесь можно не только получить ответ на свой вопрос, но расширить свои знания изучая ответы экспертов по различным направлениям науки.

Почему нельзя осуществлять радиосвязь между подводными лодками?

Радио — это один из видов беспроводной связи, в нем носителем сигнала является радиоволна, которая широко распространяется на расстоянии. Есть мнение, что нельзя передавать радиосигналы под водой. Попробуем разобраться, почему нельзя осуществлять радиосвязь между подводными лодками, и так ли это на самом деле.

Как работает радио связь между подводными лодками:

Распространение радио волн осуществляется по такому принципу: тот, кто передает сигнал, с определенной частотой и мощностью, устанавливает радиоволну. После чего, отосланный сигнал модулирует на высокочастотное колебание. Подхваченный модулированный сигнал исходит специальной антенной на определенные расстояния. Там где получают сигнал радиоволны, к антенне устремляют модулированный сигнал, который сначала отфильтровывается и демодулируется. И только потом мы можем получить сигнал, с некой различаемостью с сигналом, тем, что был передан изначально.
Радиоволны с самым низким диапазоном (ОНЧ, VLF, 3—30 кГц) без проблем пробиваются сквозь морскую воду, до 20 метровой глубины.

Например, подводная лодка, которая находится не так уж глубоко под водой, смогла бы применить этот диапазон для установки и поддержания связи с экипажем. А если мы возьмем подводную лодку, но находящуюся на много глубже под водой, и у нее будет длинный кабель, на котором прикреплен буй с антенной, то она тоже сможет использовать этот диапазон. За счет того что буй установлен на глубине нескольких метров, да еще и имеет маленькие габариты, его очень проблематично отыскать сонарами врагов. «Голиаф», является одним из первых ОНЧ-передатчиков, сооруженный во времена Второй Мировой (1943 г.) в Германии , после окончания войны был переправлен в СССР, а в 1949—1952 годах реанимирован в Нижегородской области и используется там по сей день.

Аэрофотография КНЧ-передатчика (Клэм Лэйк, Висконсин, 1982)

Радиоволны самой низкой частоты (КНЧ, ELF, до 3 кГц) с легкостью проникают сквозь Земную кору и моря. Создание КНЧ-передатчика — из-за громадной длинны волн, ужасно трудная задача.К примеру советская система «ЗЕВС» вырабатывает частоту 82 Гц (длина волны — 3658,5 км) ,а американская «Seafarer» — 76 Гц (длина волны — 3947,4 км) . Их волны соизмеримыс радиусом Земли. От сюда мы видим, что возведение дипольной антенны в половину длины волны (протяжённостью ≈ 2000 км) — недостижимая на текущем этапе цель.

Подводя итоги всему, что было сказано выше, нам необходимо отыскать такую часть земной поверхности, которая будет характеризоваться относительно низкой проводимостью, и присоединить к ней 2 гигантских электрода, которые бы располагались на расстоянии 60 километров относительно друг друга.

Так как нам известна удельная проводимость Земли по части электродов удовлетворительно находится на низком уровне, таким образом, электрический ток между электродами проникал бы фундаментально в глубь недров нашей планеты, применяя их как элемент гигантской антенны. Нужно заметить, что первоисточником необыкновенно высочайших технических трудностей такой антенны, лишь у СССР и США числились КНЧ-передатчики.