...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь

Сначала нужно сказать об особенностях его конструкции. Один проводник коаксиальной пары является обычным сплошным проводом, а вот другой (но которому ток "возвращается" обратно) — это полый медный цилиндр. И сплошной проводник помещен внутрь полого. Отсюда и название — коаксиальная пара, что означает "имеющая общую ось" (coaxis — соосный). Чтобы строго выдержать соосность проводников, пространство между ними заполняют изолирующим материалом (сплошным полиэтиленом, полиэтиленовыми шайбами и т. п.). Придумал такую конструкцию нары проводников еще в 1912 г. профессор Петербургского электротехнического института П.Д. Войнаровский (1886–1913), а использовать ее в кабелях связи предложил в 1934 г. американский изобретатель С.А. Щелкунов.

Коаксиальная пара — это поистине замечательное изобретение! Она не излучает электромагнитную энергию в пространство, а следовательно, не будет оказывать влияние на соседние цепи связи. Такое "тихое" соседство имеет, как мы знаем, принципиально важное значение, поскольку позволяет повысить скорость передачи цифр.

Ток во внутреннем проводнике с ростом частоты также вытесняется на его поверхность. Этот процесс не отличается от описанного выше. Но вот внешний проводник… Магнитное поле внутреннего проводника наводит в его металлической толще вихревые токи. На наружной стороне полого проводника они направлены против основного тока ("срабатывает" знакомое из школьного курса физики правило буравчика) и тем самым уменьшают, ослабляют его. На внутренней поверхности полого проводника вихревые токи совпадают с основным и, естественно, увеличивают его. Таким образом, ток в полом цилиндре вытесняется не наружу, а вовнутрь коаксиальной пары. Этот эффект ученые назвали эффект близости. Он-то и является причиной, по которой электромагнитное поле концентрируется внутри коаксиальной пары и не излучается вне ее.

С ростом частоты действие эффекта близости увеличивается и поле все сильнее и сильнее концентрируется между внутренним и внешним проводниками. Именно поэтому по коаксиальным парам потоки информации могут "нестись" с колоссальной скоростью, превышающей сотни миллионов бит в секунду.

Междугородные симметричные кабели связи имеют такую же конструкцию пар, как и городские телефонные (два скрученных изолированных проводника). Однако за счет небольшого количества пар и более тщательной их изоляции удается ослабить влияние между цепями и повысить тем самым скорость цифрового потока. По междугородным кабелям связи цифры передаются со скоростью порядка 8 Мбит/с.

Растет население Земли. Строятся новые города. Нужна электрическая энергия. Возникают все новые и новые линии электропередач. Их протяженность уже превысила сотни тысяч километров. Появились сверхмощные линии электропередач с напряжением в 1 млн вольт. Растут темпы электрификации железных дорог. Более половины грузооборота в железнодорожном транспорте страны приходится на долю электровозов. Расширяется сеть таких мощных средств массовой информации, как радиовещательные станции: длинно-, средне-, коротковолновые. Их число постоянно увеличивается.

Что ж, цивилизация не стоит на месте. Но какое отношение это имеет к теме нашего разговора — к кабелям связи? Оказывается, самое непосредственное. Все эти сооружения: и линии электропередач, и электрифицированные линии железных дорог, и радиовещательные станции — излучают электромагнитные колебания. Оказывая влияние на кабельные цепи, они мешают нормальной передаче импульсов — "забивают" их. Вот уж, поистине, нелегко битам путешествовать по "медной колее"!

…Около 100 тыс. лет назад на Земле произошло великое оледенение. Затем ледники отступили: началось потепление. Но на севере Земли под слоем оттаивающей каждое лето почвы сохранилась на века мерзлота. В северном портовом городе Игарка существует весьма любопытная шахта, спускаясь в которую можно увидеть вечную мерзлоту "в разрезе". Сначала вы увидите поверхностный слой почвы (около 1,5 м), она оттаивает в летнее время и промерзает в зимнее. Затем в бурых пластах земли перед вами предстанут голубые прожилки ископаемого льда. А еще ниже — сплошные массивы льда. В этом слое обнаруживаются неожиданные находки: останки давным-давно вымерших животных, иногда даже с мясом, кожей и шерстью. Своего рода холодильник планеты, хранящий животный мир прошлого.

Вечная мерзлота, особенно ее верхние слои, оттаивающие и вновь промерзающие, — это весьма коварная и обманчивая вещь. Сила замерзающей воды огромна. Попробуйте наполнить до отказа металлический сосуд (например, домашний сифон) водой, закройте плотно пробку и выставьте на мороз. Как только вода в сифоне начнет замерзать, он взорвется подобно бомбе! Неудивительно, что даже дома в районах вечной мерзлоты строят особым способом: они лишены фундамента, их ставят на сваях.