Александр Степанович Попов – российский изобретатель
Значение радио в жизни человекаЗадумывались ли вы, ребята, как можно в современном мире прожить без связи, без просмотра различных видео и прослушивания музыки? А ведь ещё недавно были времена, когда единственным способом связи между людьми служили письма, доставляемые почтой в течение довольно длительного времени. Сейчас мы привыкли к получению мгновенных ответов от собеседника на наши вопросы. Так кто же внёс большой вклад в развитие связи, и что послужило толчком к этому развитию?
На протяжении всей истории существования человечество непрерывно пыталось найти способы общения и передачи информации друг другу. Очень медленно, но процесс шёл: от появления наскальных рисунков до изобретения печатного станка, каждый шаг вперёд открывал новые горизонты для развития цивилизации.
Кто из наших современников не знает, что такое радио? Оно давно и уверенно вошло в жизнь всего человечества и послужило толчком к развитию других средств коммуникации: телефона, телевидения, интернета. А ведь ещё сто тридцать лет назад к изобретению радио русским учёным Александром Степановичем Поповым российские учёные отнеслись скептически.
Но, пожалуй, ни одно изобретение не оказало столь стремительного и глубокого влияния на мир, как радио. И всё это, благодаря гениальному русскому физику, Александру Степановичу Попову, чья научная любознательность и неустанное упорство в достижении цели подарили миру радиосвязь.
7-го мая 2025 года отмечалось 130-летие изобретения радио русским учёным Александром Степановичем Поповым.
В современном мире радио продолжает служить на благо людей. Оно является самым доступным средством массовой информации, потому что приёмники для его прослушивания не требуют больших затрат на покупку. Радио является идеальным источником информации, особенно для тех людей, кто находится в дороге и на работе. Из радиопередач мы узнаём актуальные новости, прогноз погоды, слушаем музыку, рекламу. А ещё используем радио для образовательных целей, несмотря на активное развитие глобальной сети Интернет.
От детской любознательности к изобретениям
Александр Степанович Попов родился 16 марта 1859 года в Турьинских рудниках Пермской губернии (ныне Краснотурьинск) в многодетной семье священника. Его отец, Степан Петрович Попов, был настоятелем церкви в посёлке. В семье было ещё шестеро детей. Детство Александра прошло в церковной атмосфере, но и завод по соседству сыграл большую роль в становлении его взглядов и интересов. Юный Саша ходил на церковные службы, пел в хоре, наблюдал за работой станков на заводе.
С юных лет в Александре проявилась тяга к знаниям и способности в области естественных наук. В возрасте десяти лет он поступил в Далматовское духовное училище и проучился там 2 года. Затем учился в Екатеринбургском духовном училище. В 1873 году поступил в Пермскую духовную семинарию. Но тяга к естественным наукам победила семейную традицию и, вместо того, чтобы стать священнослужителем, он продолжил обучение на физико-математическом факультете Санкт-Петербургского университета в 1877 году. Обучение давалось ему нелегко, он часто болел и ещё приходилось зарабатывать себе на жизнь. С 1879 года он подрабатывал репетитором, чтобы оплачивать учёбу. В дальнейшем, в 1880 году, устроился работать электромонтёром и занимался уличным освещением.
В 1882 году Попов защитил диссертацию и остался работать в университете. А вот уже в 1883 году принял решение, которое повлияло на всю его жизнь и дало человечеству такое важное научное открытие. В тот год Александра Степановича пригласили преподавать в минном офицерском классе в Кронштадте. Там Попов читал несколько дисциплин и заведовал кабинетом физики, он посвятил себя преподаванию и научным исследованиям. В этом учебном заведении находились хорошо оборудованные лаборатории. Минная школа являлась одним из первых электротехнических учебных заведений в России. Именно здесь возникли благоприятные условия для научной работы А. С. Попова.
Надо отметить, что Александр Степанович активно участвовал в различных исследованиях и экспедициях. У него на всё хватало сил. В 1887 году он стал членом Русского физико-химического общества и участвовал с его представителями в экспедиции для наблюдения солнечного затмения. Для этого ему пришлось разработать фотометр, чтобы с помощью него исследовать солнечную корону.
Также А.С. Попов участвовал в различных промышленных выставках. На одной из них в 1896 году был представлен «Прибор для записи электрических разрядов в атмосфере», разработанный Александром Степановичем.
Попову нравилось отдыхать на природе. Когда он в летний период 1889-1898 заведовал электростанцией Нижегородской ярмарки, то вместе с семьёй жил на съёмной даче. Он очень любил бывать на реке Оке, удить рыбу и кататься на лодке.
Летом 1893 года Попов в составе российской делегации побывал на Всемирной выставке в Чикаго, проехав по маршруту: Берлин – Париж – Лондон – Нью-Йорк – Чикаго. Он посетил немецкие заводы фирмы AEG «Всеобщей компании электричества». В Париже его приняли во французское физическое общество, благодаря которому он смог получать информационные материалы о важнейших научных открытиях. На выставке он увидел демонстрацию опытов Николы Теслы.
С 1894 года у Александра Степановича в минном офицерском классе появился ассистент – Пётр Николаевич Рыбкин, который стал его близким другом и соратником.
Попов был очень разносторонним человеком. Он любил устраивать у себя дома музыкальные вечера, в которых участвовали друзья и родственники. Например, Рыбкин хорошо играл на флейте, а сам Попов пел, был обладателем приятного баритона, а его жена играла на фортепиано.
Александр Степанович проводил бесконечные исследования в области электротехники, магнетизма и электромагнитных волн. Попов изучил труды Джеймса Клерка Максвелла и Генриха Герца и начал ставить эксперименты с электромагнитными волнами. Также Попов изучил публикации об аппаратуре Маркони в зарубежных журналах.
Максвелл предсказал существование электромагнитных волн, а Герц экспериментально доказал их наличие. Но эти волны были невидимы для человека.
Попов с помощью различных исследований и опытов пришёл к выводу, что электромагнитные волны можно использовать для беспроволочной связи. Эту мысль он высказывал в докладах и выступлениях ещё в 1889 г. Александр Степанович первый установил возможность применения электромагнитных волн для передачи сигналов на расстояние.
В Кронштадте учёный прожил восемнадцать лет. В этот период им были сделаны все основные изобретения и работы по оснащению русского флота радиосвязью.
От «лучей Герца» до изобретения радио
Немецкий учёный Генрих Рудольф Герц открыл существование электромагнитных волн и в 1888 году доложил о них на заседании Берлинской академии наук. Их стали называть «лучами Герца».
Герц придумал первый излучатель электромагнитных волн, а улавливателем этих волн стал другой прибор – резонатор.
Популярная в то время латынь помогла дать название: «луч» на языке древних римлян radius. Вот это слово и стало определяющим для всего этого направления новой техники – радио. Герц доказал, что можно передавать радиоволны без проводов, но его опыты проводились в лаборатории и расстояния были маленькими, не превышали нескольких метров.
Данным физическим явлением заинтересовался российский учёный Александр Степанович Попов. Он увидел, что электромагнитные волны можно применить на практике.
7 мая 1895 года на заседании Русского физико-химического общества он продемонстрировал изобретение, которое улавливало электромагнитные волны, испускаемые передатчиком. Попов применил свой приёмник для регистрации электромагнитных волн, возбуждаемых при грозовых разрядах, поэтому дал приёмнику название грозоотметчика. Тот реагировал на грозовые разряды, происходящие на расстоянии свыше тридцати километров. Попов выступил с докладом, который закончил словами: «В заключение могу выразить надежду, что мой прибор, при дальнейшем усовершенствовании его, может быть применён к передаче сигналов на расстоянии при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией». Этот день вошёл в историю мировой науки и техники как день рождения радио 7 мая – День радио.
Это достижение стало научным прорывом в последующую эпоху развития коммуникаций. Попов создал первый в мире радиоприёмник, который был относительно простым, но гениальным по своей сути. Он состоял из антенны, когерера (устройства, чувствительного к электромагнитным колебаниям) и реле, которое при срабатывании замыкало электрическую цепь, вызывая звуковой сигнал. Это означало, что можно передавать информацию на расстояние без проводов, используя невидимые электромагнитные волны.
Применение радио в спасательных операциях
В дальнейшем Попов продолжал совершенствовать изобретение, проводя многочисленные эксперименты. Он продемонстрировал возможность передачи сигналов на всё большие расстояния. Через 10 месяцев – 24 марта 1896 г. А. С. Попов на заседании того же Русского физико-химического общества передал первую в мире радиограмму, то есть телеграфировал словесный текст без проводов на расстояние 250 метров.
Позднее, во время опытов по радиосвязи летом 1897 года учёный совместно с помощником П. Н. Рыбкиным установил связь между учебными кораблями «Европа» и «Африка» и берегом на расстоянии в пять километров. Тогда же было обнаружено, что электромагнитные волны отражаются от кораблей. А. С. Попов сделал из этого вывод о возможности практического использования этого явления и дал отправные идеи, положенные теперь в основу радионавигации и радиолокации.
Весной 1899 года П. Н. Рыбкин и капитан Д. С. Троицкий во время опытов по радиосвязи обнаружили возможность приёма радиосигналов в телефон на слух. В связи с этим открытием А. С. Попов разработал новый радиоприёмник (телефонный), который принимал сигналы на слух при помощи телефонной трубки и не требовал телеграфного аппарата с записью принятого на ленту. В этом приёмнике когерер был заменён кристаллическим детектором, схема значительно упростилась, а чувствительность повысилась. Этот приёмник демонстрировался в 1900 г. на Международной парижской выставке. Изобретателю была присуждена золотая медаль.
Осенью 1899 г. А. С. Попов провёл испытания своих радиостанций на трёх броненосцах Черноморского флота и достиг дальности связи свыше двадцати километров.
В ноябре 1899 года русский броненосец «Генерал-адмирал Апраксин» наскочил ночью на камни у острова Гогланд в Балтийском море. Все попытки сняться с мели потерпели неудачу.
В итоге в декабре корабль оказался в ледовом плену, с ним поддерживал контакты только первый в мире ледокол арктического класса «Ермак». Спасение броненосца – дело не одного дня. Только в конце января 1900 года руководителем спасательных работ назначили контр-адмирала Зиновия Петровича Рожественского. Для спасения из ледового плена броненосца тот привлёк специалистов по горному делу. Надо отметить, что к тому моменту угрозы жизни моряков с броненосца уже не существовало. Командир давно и успешно эвакуировал команду на берег. А вот бросить новый корабль было жалко. Все работы надо было закончить до весеннего ледохода, чтобы лёд не повредил броненосец.
Для освобождения «Апраксина» нужно было раздробить скалу взрывами. В тот момент Попов предложил добавить к спасательным работам радиосвязь для того, чтобы удобнее было координировать действия.
В Российской империи тогда мало кто понимал, чего добивается учёный, но мешать ему не стали. И Попов энергично принялся за работу.
Чтобы спасти броненосец, были установлены две первые в России радиостанции: одна на острове Гогланд, другая – на острове Кутсало в пяти километрах от города Котка, ближайшего населенного пункта, где имелся телеграф. Об этом в своей книге «Путешествия по кораблям» написал Семён Белкин. Расстояние между двумя радиостанциями составило более сорока километров. Дальше в Санкт-Петербург сообщения шли уже по телеграфному кабелю.
Строителей радиопередающей линии разделили на две группы. Одна из них – под командованием лейтенанта Реммерта и Попова отправились в Котку, вторая – под руководством капитана второго ранга Залевского и Рыбкина отплыли на Гогланд. Рыбкин писал: «В четверг 13 января мы выехали из Ревеля и на «Ермаке» в пятницу пришли к острову Гогланд. Всю дорогу шли по сплошному льду без всякой задержки. Шли малым ходом. Ночью останавливались. Здесь мы устроились прекрасно Живём на «Ермаке»… Завтра у нас кончаются подготовительные работы и тогда начнутся наши опыты. Всю подготовительную работу ведёт Залевский, а я пока свободен: занимаюсь фотографией и понемногу подготавливаюсь к опытам… Я уже получил от Александра Степановича несколько телеграмм. Между нами расстояние 40 верст…»
Вот как Рыбкин вспоминал процесс возведения радиостанции: «Утёс представлял собой настоящий муравейник. Там одновременно воздвигали для станции домик, составляли стрелы для подъёма мачты, рвали динамитом углубление в скале для основания и сверлили в граните дыры для обухов. На утес являлись с рассветом и кончали работы, делая лишь один получасовой перерыв, чтобы закусить и обогреться у костра».
А.С. Попов практически доказал пользу своего изобретения, да ещё в таком важном деле. Но теперь беспроволочному телеграфу предстояло передавать сигналы за сорок километров, а до этого была осуществлена дальность только на тридцать километров.
Радиомачту в Котке сооружали месяц. На Гогланде станцию строили на скале. «Ермак» доставил необходимые материалы. К 6 февраля 1900 года удалось наладить устойчивую связь.
В тот же день, 6 февраля, недалеко от другого острова в Финском заливе, Лавенсаари, унесло в море льдину с рыбаками. Спасти людей можно было только на ледоколе. Единственным способом связаться с «Ермаком» оказался беспроволочный телеграф Попова. Из Петербурга о происшествии сообщили в Котку, оттуда в Кутсало. С этого острова ученый передал сигнал бедствия «Ермаку» по радио, и ледокол, немедленно выйдя в море, после многочасовых поисков обнаружил и спас рыбаков. Этот приказ стал первой официальной русской радиограммой: «Командиру «Ермака». Около Лавенсаари оторвало льдину с рыбаками. Окажите помощь». Уже вечером «Ермак» вернулся к Гогланду, высадив спасённых рыбаков на берег.
Сигнал бедствия в море, лично переданный Поповым по радио 6 февраля 1900 года, зафиксирован как первый в мире.
Главный командир Кронштадтского порта, адмирал Макаров, высоко ценил Попова, его знания, и прекрасно понимал все значение радиофикации флота. После спасения рыбаков Макаров послал Попову телеграмму: «От имени всех кронштадтских моряков сердечно приветствую вас с блестящим успехом вашего изобретения. Открытие беспроволочного телеграфного сообщения от Котки до Гогланда на расстоянии 43 верст есть крупнейшая научная победа».
Только благодаря радио броненосец «Генерал-адмирал Апраксин» спасли. Передачей радиосигналов непосредственно руководил сам Попов вместе с Рыбкиным. Им была объявлена благодарность.
Успешное применение телеграфа в ходе спасательной операции и его последующая бесперебойная работа послужили толчком к введению беспроволочного телеграфа на боевых судах как основного средства связи.
Начались работы по внедрению радиосвязи в военно-морском флоте. Уже в 1901 году Попов в реальных условиях получил дальность связи около ста пятидесяти километров. Учёный создал в Кронштадте радиомастерскую, в которой изготавливал корабельные радиостанции.
Попов не только изобрёл первый в мире радиоприёмник, но и осуществил первую в мире радиопередачу, обосновал принципы радиопередачи. Он разработал идею многократного усиления сигнала, приёмную антенну и заземление.
Он является основателем новой научно-технической дисциплины, которая называется радиоизмерения.
Немного о том, что же такое радио?
Радио простыми словами – это способ передачи информации на расстояние с помощью радиоволн. Радиоприёмники принимают радиосигналы и преобразуют их в звук.
Принцип работы радио заключается в передаче информации с помощью электромагнитных волн. Радиоволны распространяются в пространстве со скоростью света и передают необходимую информацию на дальние расстояния.
Информацию, которую хотят передать, сначала преобразуют в радиосигнал с помощью специального устройства, передатчика.
Передатчик создаёт электромагнитные волны, которые содержат информацию в виде модулированного сигнала, а затем отправляет радиоволны в окружающее пространство.
Приёмник принимает радиоволны и преобразует их в звуковой сигнал, который уже мы сможем услышать. Это устройство содержит антенну, которая улавливает радиоволны и устройство для обработки сигнала. Затем этот звук воспроизводится с помощью динамиков.
Усилитель радиосигнала – устройство, которое усиливает слабые сигналы, поступающие от антенны.
Радиоприёмник – устройство, которое преобразует принятые радиосигналы обратно в звуковые волны, которые мы потом слышим.
Вклад А.С. Попова в науку и образование
Помимо изобретений, Александр Степанович Попов внес значительный вклад в развитие научного образования в России. Он был прекрасным преподавателем, который смог разжечь в студентах интерес к физике и научным изобретениям. Его лекции стали увлекательным путешествием в мир научных открытий.
Попов активно участвовал в работе Русского физико-химического общества, где делился своими идеями и результатами исследований. Он стал создателем первых радиокружков, которые привлекли молодёжь к науке.
В последние годы жизни Александра Степановича занимала проблема радиотелефонирования. В феврале 1904 г. А. С. Попов выступил на III Всероссийском электротехническом съезде с докладом «О новейших успехах телеграфирования и телефонирования без проводов», сопровождавшимся демонстрацией радиотелефонной передачи.
Учёный предсказал возможность соединения линии радиосвязи с проводными линиями и установку на таких линиях трансляций, чтобы обеспечить передачу сигналов на большие расстояния. Поэтому он считал весьма важным осуществление телефонной трансляции. По указанию А. С. Попова разработку этой проблемы вёл его ученик В. И. Коваленков, успешно разрешивший впоследствии эту сложную задачу. Таким образом, великий изобретатель радиотелеграфа внёс большой вклад и в дело развития радиотелефонии.
Выдающийся изобретатель, экспериментатор и педагог А. С. Попов был также замечательным популяризатором науки. На лекциях, которые он читал в Электротехническом институте в Санкт-Петербурге, он не ограничивался простым изложением предмета, а всегда сочетал его с демонстрациями различных приборов, многие из которых делал своими руками. «Надо не только рассказывать о явлениях природы, но и показывать эти явления так, чтобы они запоминались на всю жизнь», – говорил Александр Степанович. Студенты восторженно отзывались об его лекциях.
А. С. Попов придавал большое значение научно-техническим обществам и участвовал в их заседаниях. Важнейшие доклады и демонстрации, связанные с изобретением радио, он сделал именно на заседаниях Русского физико-химического общества.
Учёный понимал значение изобретения радио и телеграфа и сам явился первым пропагандистом этих открытий науки и техники. Он использовал аудитории учебных заведений для рассказа о своих экспериментах и открытиях. Три последние его лекции о беспроволочном телеграфе были прочтены на съезде учителей народных школ в августе 1905 г.
А. С. Попов был учёным-патриотом, отдавшим все свои силы и знания служению Родине, глубоко верившим в свой народ. Несмотря на тяжёлые условия, в которых ему приходилось работать в царской России, А. С. Попов утверждал: «Я русский человек и все свои знания, весь свой труд, все свои достижения я имею право отдавать только моей Родине. Я горд тем, что родился русским. И если не современники, то, может быть, потомки наши поймут, сколь велика моя преданность нашей Родине и как счастлив я, что не за рубежом, а в России открыто новое средство связи».
Приоритет А.С. Попова в изобретении радио пытался оспорить итальянец Маркони, который начал проводить опыты по радиотелеграфированию позднее Попова. Однако, все свои изобретения Маркони засекречивал и никому не показывал, в отличии от Попова. Но, когда он, наконец-то, их раскрыл, выяснилось, что они являются повторением конструкции А.С. Попова, опубликованной ещё в 1895 году.
Осенью 1905 года учёный совет электротехнического института избрал А.С. Попова директором. Но ему не суждено было долго проработать в этой должности. Александр Степанович скоропостижно скончался 13 января 1906 года от инсульта на сорок седьмом году жизни.
Среди учёных существует спор о приоритете в изобретении радио. В зарубежной литературе первенство отдают итальянцу Гульельмо Маркони. Следует отметить, что Попов продемонстрировал созданный им прибор «для показывания быстрых колебаний в атмосферном электричестве» 7 мая 1895 года, а Маркони запатентовал своё изобретение 2 июня 1896 года.
В ряде стран изобретателем радио считают Маркони, в Германии – Герца, в Сербии – Теслу.
Однако, несмотря ни на что, заграничное научное сообщество много раз отмечало заслуги россиянина. По версии международной организации ЮНЕСКО 7 мая 1895 года входит в список «важнейших в истории радио дат», а в женевском Международном союзе электросвязи огромный зал назван именем Попова — и там ему посвящена мемориальная табличка.
В 2005 году американский Институт инженеров электротехники и электроники установил в Петербургском университете ЛЭТИ мемориальную доску Попову в честь юбилейного 110-летия со дня изобретения радио.
Опыты детям со звуковыми волнами
Ребята, а вы знаете, что такое рупор и для чего он нужен? Хочу вам на примере звуковых волн показать, как можно сконцентрировать любую волну в определённом направлении. Этот опыт прост и не требует каких-то сложных устройств, а ещё безопасен, поэтому его можно повторить в домашних условиях. Хочу отметить, что главное отличие звуковых волн от радиоволн состоит в том, что звук распространяется с гораздо меньшей скоростью и ему требуется какая-то среда. А вот радиоволны могут распространяться даже в безвоздушной среде (вакууме).
Рупор – это труба конической формы, служащая для концентрации энергии звуковых колебаний в определенном направлении с целью усиления звука.
Если ваш друг, стоя на расстоянии в несколько метров от вас, шёпотом произнесёт слова, то услышать их будет очень трудно. Для того, чтобы человек услышал вас на расстоянии, надо говорить в специальное устройство – рупор. Сделаем его в домашних условиях. Для этого нам потребуется два куска ватмана или картона, свернём их в конусы (вспомните, как выглядит рожок для мороженого, это и есть конус). Затем попросим друга отойти на несколько метров от вас и произнести что-то шёпотом в один рупор, а сами приложите другой рупор к своему уху (узкой частью). Расширенная часть рупора должна располагаться в сторону друга. Теперь слова слышно лучше. Возникает вопрос почему?
Когда один человек произносит слова, его голосовые связки начинают вибрировать, они создают колебания, которые передаются по воздуху с определённой скоростью. Колебания (звуковые волны) попадают в уши другого человека, которые также являются своеобразными рупорами, но очень маленькими. Если говорить шёпотом на расстоянии, звуковые волны получаются слабыми, поэтому наших маленьких рупоров (ушей) недостаточно, чтобы поймать достаточное количество звуковых волн. А вот рупор, хоть и такой примитивный, поможет, ведь он помогает сконцентрировать звуки и направить их в определённом направлении, к уху.
То есть наш орган слуха – внешнее ухо состоит из ушной раковины и ушного канала. В конце ушного канала расположена барабанная перепонка, отделяющая внешнее ухо от среднего. Внешнее ухо работает подобно спутниковой антенне — оно улавливает звуковые волны и проводит их в ушной канал.
Антенна у радио усиливает радиоволну, перераспределяя энергию, усиливая сигнал в одном направлении за счёт ослабления в других. Это свойство антенны называется коэффициентом усиления.
На примере звуковой волны становится понятно как антенна усиливает радиоволну.
