Грозоотметчик

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Детектор молний»)
Перейти к: навигация, поиск
Грозоотметчик А. С. Попова из коллекции Центрального музея связи. 1895 г.

Грозоотме́тчик, называемый также дете́ктор мо́лний — прибор для регистрации возникающих молний[1].

История создания[править | править вики-текст]

В 1887 году Генрих Герц опубликовал статью — «Об очень быстрых электрических колебаниях»[2] где, среди прочего, впервые в мире описал опыты с приёмником электромагнитных колебаний, своего рода прообразом грозоотметчика. Приёмник представлял собой проволочную петлю со сведёнными до небольшого зазора шаровыми разрядниками на концах.

В 1889 году Оливер Лодж создал, для работы в приёмнике Г. Герца, очень чувствительный детектор-усилитель, назвав его когерер. Устройство, имея микроскопически малые размеры длины искрового промежутка, обладало свойством замыкаться при появлении электромагнитных колебаний, что, в свою очередь, с подключением к источнику тока, позволяло срабатывать гальванометру и даже электрическому звонку[3].

В 1890 году Э. Бранли предложил более надёжную конструкцию когерера, представляющую собой стеклянную трубку («трубка Бранли»), заполненную слоем металлического порошка или опилок между электродами на концах. Такой наполнитель под воздействием электромагнитных колебаний многократно уменьшал свою проводимость (сопротивление). Для возвращения «трубки Бранли» в первоначальное состояние и детектирования новых колебаний, требовалась встряхивание, нарушающее контакт между опилками. Бранли называл такой детектор «радиокондуктор», что впервые ввело в научный оборот корень «радио» в современном его значении[4].

1 июня 1894 г. Оливер Лодж прочёл лекцию посвященную памяти скончавшегося незадолго до этого Г. Герца, где рассказал об использовании «трубки Бранли» в своём новом варианте приёмника электромагнитных колебаний с непрерывным встряхиванием «радиокондуктора». Для встряхивания использовалась «звездочка» на постоянно вращающейся оси[5]. 14 августа того же, 1894 года, на заседании Британской ассоциации содействия развитию науки в Оксфордском университете Оливер Лодж произвёл первую публичную демонстрацию приёма радиоволн. В ходе демонстрации радиосигнал был отправлен из лаборатории в соседнем Кларендоновском корпусе и принят аппаратом на расстоянии 40 м — в театре Музея естественной истории, где проходила лекция[6]. Показанный Лоджем радиоприёмник — «Прибор для регистрации приёма электромагнитных волн» — содержал, когерер, в виде «трубка Бранли», источник тока, гальванометр и электрический звонок. Под действием электромагнитных колебаний железные опилки уплотнялись, сопротивление их и всей цепи, в которой стоял когерер, многократно уменьшалось, и, проходящий в цепи ток от батареи приводил в действие звонок и отклонял стрелку гальванометра. В том же году все эти сведения были опубликованы. Статья привлекла многих учёных и обратила внимание на возможность использования устройства для исследования волн, распространяющихся во время грозы[7].

Этой работой заинтересовался А. С. Попов. В том же, 1894 году он усовершенствовал приёмник Лоджа. Отличия заключались в добавлении к конструкции, после детектора-когерера, электромагнитного реле. Оно, в сущности, явилось второй, после когерера, ступенью усиления сигнала. Это позволило, во-первых, применить в качестве «встряхивателя» обычный бытовой электрический звонок, потребляющий относительно сильный ток, а во-вторых, подключать регистрирующее устройство. Кроме того, в своих опытах А. С. Попов использовал заземлённую мачтовую антенну, изобретённую в 1893 году Н. Теслой[8].

7 мая (25 апреля по старому стилю) 1895 года, позже названным «Днём радио», в ходе лекции на заседании Русского физико-химического общества в Санкт-Петербургском университете А. С. Попов представил собственное изобретение. Тема лекции была: «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям», а её материал был опубликован Журналом русского физико-химического общества в январе 1896 г.. Статья датировалась декабрём 1895 г. имея название «Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний»[9][10].

А. С. Попов, через электромагнитное реле своего устройства, подключил пишущую катушку братьев Ришар, тем самым, получив законченный прибор для регистрации электромагнитных колебаний в атмосфере. Сразу за этим, по инициативе основателя кафедры физики Петербургского Лесного института Д. А. Лачинова, грозоотметчик установили в институтской метеостанции, где он работал на постоянной основе до 1927 года, после чего был передан Центральному музею связи им. А. С. Попова[11]. Кроме того, известна судьба ещё нескольких подобных устройств. Так, с одним из них, в Томске проводил исследования профессор физики Ф. Я. Капустин. Его прибор сохранился и экспонируется в местном музее. Ещё два образца демонстрировались и были отмечены почетными дипломами на выставках: Нижегородской художественно-промышленной (1896) и Парижской всемирной, посвященной смене столетий (1900). Во всех случаях производством грозоотметчиков по специальному заказу занималась Кронштадтская водолазная мастерская братьев Колбасьевых[12][13].

Таким образом завершился процесс создания первого грозоотметчика. Он стал, хотя и достаточно «грубым», но надежным прибором, пригодным для длительной эксплуатации без необходимости в постоянном наблюдении и регулировках. По сути, это устройство явилось в полной мере действующим промышленным образцом, тогда как предшествовавшие ему приборы могли служить лишь для лекционных демонстраций. Надежность грозоотметчика Попова определилась также его применением: значительная мощность излучений грозовых разрядов делала ненужной высокую чувствительность[14].

Виды современных грозоотметчиков[править | править вики-текст]

Мобильный грозоотметчик. 2007 г.

В зависимости от типа принимаемого сигнала сопутствующего молниям, грозоотметчики разделяют на акустические, оптические и электрические, реагирующие соответственно на гром, вспышки света и изменения, либо, напряженности электрического поля в атмосфере примерно от 100 В/м в обычном состоянии до 1 …40 кВ/м перед грозой, либо, электромагнитного поля. Наибольшее распространение получили последние, действие которых основано на восприятие радиоволн, то есть, электромагнитного излучения возникающего при разряде молний[1].

В зависимости от места размещения, грозоотметчики разделяют на стационарные наземного базирования, мобильные, часто использующие направленные антенны, и космические системы, расположенные на орбите Земли[1].

Практическое использование[править | править вики-текст]

Обычно, грозоотметчики используют сети метеорологических служб подобных Росгидромету. В этом случае появляется возможность, методом триангуляции, определения координат мест ударов молний. Их своевременное обнаружение позволяет оперативно реагировать на возможные, связанные с молниями угрозы, такие как лесные и торфяные пожары, выход из строя электросетей и т. п.[15]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 3 Имянитов Н. М. Грозоотметчик // Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия 1969—1978
  2. Heinrich Hertz Ueber sehr schnelle electrische Schwingungen. In: Annalen der Physik. Band 267, Nummer 7, 1887, S. 421—448.
  3. Lodge О. The history of coherer // Electricien. 1897. 12 Nov.
  4. Бранли Э. Изменения проводимости под различными электрическими воздействиями // Из предыстории радио. М., 1948. С. 353—355.
  5. Лодж О. Творение Герца // Из предыстории радио. М., 1948. С. 424—443.
  6. Sungook Hong Wireless: From Marconi’s Black-box to the Audion, MIT Press, 2001, pages 30-32
  7. Заметка в «Nature». 1894. V. 50. Р. 305 // Из предыстории радио. М., 1948. С. 358.
  8. Никольский Л. Н. Кто «изобрёл» радио? // Сайт Oldradioclub.ru, 26.03.2004
  9. Попов А. С. Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний // «Журнал русского физико-химического общества», часть физическая, январь 1896, т.28, NI.
  10. Попов А. С. Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний // Изобретение радио А. С. Поповым / Под ред. Берга А. И. М.; Л., 1945. С. 57.
  11. Грозоотметчик А. С. Попова // Официальный сайт Центрального музея связи им. А. С. Попова
  12. Золотинкина Л. И., Урвалов В. А. Производство радиостанций и грозоотметчика системы А. С. Попова // Сайт Uchit.net
  13. Колбасьев Евгений Викторович // Биографический указатель Хронос
  14. Из истории изобретения и начального развития радиосвязи: Сб. док. и материалов / Сост. Л. И. Золотинкина, Ю. Е. Лавренко, В. М. Пестриков; под. ред. проф. В. Н. Ушакова. СПб.: изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), 2008. 288 с. ISBN 5-7629-0932-8
  15. Richard Kithil. An Overview of Lightning Detection Equipment. National Lightning Safety Institute (2006). Проверено 31 марта 2015.