Получаемый сигналы приемника отмечал звоном электрического звонка. Своим громким звоном он привлекал в физический кабинет целую толпу вахтеров, дежуривших в разных помещениях Минного класса. Отставные матросы с удивлением смотрели на двух преподавателей, которые бегали по комнатам и кричали:
– Работает!
– И здесь работает!
На следующий день Попов и Рыбкин принесли целую гроздь детских воздушных шариков. С приемником они вышли в садик Минного класса.
– Устинов, принесите-ка, дружок, лестницу, – попросил Попов одного из вахтеров.
По этой стремянке Попов и Рыбкин забрались на крышу беседки, стоявшей в саду, и, привязав к воздушным шарам тончайшую проволоку, отпустили их.
Шары поднимались все выше и выше, а за ними тянулась золотистая нить проволоки, присоединенной к приемнику. Еще во время испытаний, проведенных накануне, когда оказалось, что новому приемнику тесно в здании и опыты пришлось перенести на улицу, Попов присоединил к когереру тонкий двухметровый медный стержень. Этот стержень был антенной.
Теперь свою антенну Попов решил поднять как можно выше и использовал для этого игрушечные воздушные шары.
Грозоотметчик А. С. Попова. 1895 г.
Попов знал, что есть еще одна «радиостанция», более мощная, чем его передатчик. Это были атмосферные разряды.
Неделю продолжались опыты за которыми следили любопытные кронштадтцы. Вдруг звонок залился звонкой трелью. До этого он издавал только слабые отрывистые звуки. Попов записал: «От 1 до 2 часов дня – сплошные звонки…»
Рыбкин получил из физической обсерватории, с которой он продолжал поддерживать связь, бюллетень погоды. Просмотрев его, выяснилось: в тот день, когда звонко заливался звонок, «…в атмосфере происходили грозовые разряды».
– Мы принимаем грозу! – сказал Рыбкин.
– В таком случае, Петр Николаевич, давайте переделывать прибор.
Изобретатели присоединили к приемнику регистрирующий аппарат. Перо заскользило по барабану, отмечая грозу, разразившуюся где-то невдалеке от Кронштадта.
Так получились первые радиотелеграфные записи. Так был изобретен «грозоотметчик» – приемник, принимавший единственную в то время в мире передающую радиостанцию – грозовые разряды атмосферы. Атмосферные разряды, которые теперь так мешают радистам, сослужили немалую службу в деле изобретения радио.
«Громовая машина» М. В. Ломоносова
До этого в 1752 году заряды электрического тока с небес принимал американский ученый и изобретатель Б. Франклин (Benjamin Franklin, 1706–1790). Для выяснения электрической природы молнии он на веревке запускал воздушные змеи в грозовые облака и обнаружил, что змей собирает электрические заряды. Фраклин нашел практическое применение своему открытие: он изобрел громоотвод.
Репродукция с иллюстрации М. В. Ломоносова из его доклада в Академии наук: стрелки показывают конвекцию в воздушной оболочке Земли, приводящую к образованию атмосферного электричества
Независимо от него в России великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765) открыл электрическую природу грозовых разрядов в 1753 году. Тогда же он впервые заявил о тождественности искусственного и атмосферного электричества, происхождение которого он связывал с потоками воздуха, нисходящими от грозовых туч и восходящими обратно. В одном из своих опытов М. В. Ломоносов применял «громовую машину», состоящую из высоко поднятой на крыше дома «электрической стрелы» – проволоки, изолированно спущенной в лабораторию и соединенной там с конденсатором – подводящей электричество мерной линейкой, опущенной концом в стеклянный сосуд с медными опилками на дне. С подходом или во время грозы атмосферное электричество заряжало конденсатор, и при приближении к линейке металлического предмета или руки из нее выскакивали искры. 26 ноября 1753 года М. В. Ломоносов выступил в Российской императорской академии наук с докладом «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих» (на русском языке). В современном понимании «электрическая стрела» М. В. Ломоносова вполне может считаться первой в мире антенной: она представляла собою изолированный высоко поднятый провод, издали улавливающий электромагнитные колебания атмосферных разрядов.
П. Н. Рыбкин и А. С. Попов
Ломоносов, как и Франклин, и не подозревал, что молния, эта грандиозная электрическая искра, излучает какие-то волны. Он сделал только первую попытку приоткрыть завесу над тайной происхождения молнии, и «электрическая стрела» сослужила ему в этом немалую пользу.
Опыты Ломоносова настолько заинтересовали ученый мир России, что Академия наук решила установить «премию в 100 червонных» за разрешение задачи: «сыскать подлинную электрической силы причину и составить точную ее природу». Ни в установленный срок, 1 июня 1755 года, ни позже эта задача не была решена. Лишь в наше время наука нашла «подлинную электрической силы причину» – движение электронов в атоме вещества.
За 140 с лишком лет, прошедших со времени опытов Ломоносова, наука об электричестве достигла большого расцвета, и Попов, конечно, прекрасно знал, что молния – это сильная электрическая искра, излучающая электромагнитные волны.
Гроза была необходима Попову только как мощная отправительная радиостанция для его приемника, и он пользовался в начале своей работы над радиоприемниками атмосферными разрядами для испытания своих приемных устройств, так как тогда еще не был сконструирован достаточно сильный передатчик.
Подводя итоги испытаниям своего изобретения, Попов сказал Рыбкину:
– Эти несколько недель, которые мы провозились с грозоотметчиком, являются самым знаменательным временем в нашей жизни. Давайте отметим это событие. Они пошли в сад и там, где еще недавно неистово звонил грозоотметчик, под сенью старых деревьев сфотографировали друг друга.
День рождения радио
7 мая 1895 г. по новому стилю на заседании Физического отделения Попов выступил с докладом «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям», в котором изложил результаты проведенных им исследований и продемонстрировал способность изобретенного им прибора принимать последовательность «коротких и продолжительных сигналов», то есть, по существу, производить передачу элементов азбуки Морзе.
Заканчивая свой доклад, Александр Степанович Попов говорил: «В заключение могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применен к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающих достаточной энергией».
Опубликованный текст протокола заседания 25 апреля (7 мая) 1895 г.
Фактически система, созданная и опробованная в действии А. С. Поповым, содержала все существенные элементы и их связи, которые присущи современному понятию «радиолиния передачи сигналов».
Статья А. С. Попова «Прибор для обнаружения и регистрирование электрических колебаний в атмосфере». Оттиск 1896 г.
Широко об изобретении радио Поповым в прессе не говорилось. Все газеты были заняты небывалым достижением – первыми в России велосипедными гонками на 750 километров.
Информация о докладе была напечатана в газете «Кронштадтский вестник» 12 мая 1895 г. с указанием конечной цели работы:
«Уважаемый преподаватель А. С. Попов… комбинировал особый переносной прибор, отвечающий на электрические колебания обыкновенным электрическим звонком, и чувствительный к герцевским волнам на открытом воздухе на расстояниях до 30 сажен… Об этих опытах А. С. Поповым в прошлый вторник было доложено в Физическом отделении Русского физико-химического общества, что было встречено с большим интересом и сочувствием. Поводом ко всем этим опытам служит теоретическая возможность сигнализации на расстоянии без проводников, наподобие оптического телеграфа, но при помощи электрических лучей».
Приемная станция Попова. 1896 г.
Устройство приемника с подробностями, достаточными для его воспроизведения, изложено в протоколе заседания Русского физико-химического общества, опубликованном в августовском номере «Журнала Русского физико-химического общества» (1895 г., т. 27, вып. 8, с. 259–260).
В ходе первых испытаний приемника была замечена его восприимчивость к атмосферным разрядам. А. С. Попов сконструировал специальный прибор, названный позже грозоотметчиком, для круглосуточного приема электромагнитных колебаний естественного происхождения с автоматической записью их на бумажную ленту самопишущего прибора. С июля 1895 г. грозоотметчик применялся практически: для метеорологических наблюдений – в Лесном институте и для изучения атмосферных помех радиоприему – в лаборатории Минного офицерского класса.