Номер 4, страница 124, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

4. Почему дальность действия передающей телевизионной станции ограничена линией горизонта? Какие шаги предпринимаются для увеличения дальности действия телестанции?

Почему дальность действия передающей телевизионной станции ограничена линией горизонта?

Дальность действия передающей телевизионной станции ограничена линией горизонта из-за физических свойств радиоволн, используемых для телевещания. Телевизионный сигнал передается в диапазоне ультракоротких волн (УКВ) и дециметровых волн. Ключевая особенность этих волн заключается в том, что они распространяются практически прямолинейно, подобно лучам света.

В отличие от длинных и средних радиоволн, которые могут огибать земную поверхность (дифракция) и отражаться от ионосферы, позволяя осуществлять связь на больших расстояниях, ультракороткие волны этими свойствами практически не обладают. Они не отражаются от ионосферы и уходят в космос.

Из-за кривизны Земли прямая линия распространения сигнала от передающей антенны до приемной на определенном расстоянии "упирается" в горизонт. Область за этой линией горизонта оказывается в "радиотени", куда сигнал не может проникнуть. Таким образом, для надежного приема сигнала необходимо наличие прямой видимости между передающей и приемной антеннами. Дальность этой прямой видимости и есть дальность действия телестанции.

Ответ: Дальность действия ограничена, поскольку телевизионные сигналы используют ультракороткие волны, которые распространяются прямолинейно, не могут огибать кривизну Земли и не отражаются от ионосферы. В результате прием сигнала возможен только в пределах зоны прямой видимости, которая ограничена линией горизонта.

Какие шаги предпринимаются для увеличения дальности действия телестанции?

Для увеличения зоны покрытия телестанции, то есть для "отодвигания" линии горизонта, применяют несколько основных методов:

1. Увеличение высоты передающей и приемной антенн. Это самый прямой и эффективный способ увеличить дальность прямой видимости. Телевизионные передающие антенны устанавливают на очень высоких башнях (например, Останкинская телебашня) или на естественных возвышенностях (горы, холмы). Дальность до геометрического горизонта $d$ можно оценить по формуле $d \approx \sqrt{2Rh}$, где $R$ — радиус Земли (около 6400 км), а $h$ — высота антенны над поверхностью. Чем выше антенна, тем дальше она "видит" и тем больше зона охвата.

2. Использование сети ретрансляторов. В местах, куда не доходит сигнал от основной мощной станции (из-за расстояния или особенностей рельефа), устанавливаются ретрансляторы. Это приемопередающие станции, которые принимают сигнал от основной башни (или со спутника) и транслируют его дальше на локальную территорию. Таким образом создается сеть, покрывающая большие и труднодоступные площади.

3. Применение спутниковой связи. Этот метод кардинально решает проблему дальности. Сигнал с наземной станции передается на геостационарный спутник, который находится на высоте около 36 000 км. Спутник работает как ретранслятор, расположенный на огромной высоте, и транслирует сигнал обратно на Землю, покрывая территорию размером с континент. Прием осуществляется на индивидуальные спутниковые антенны ("тарелки").

4. Использование кабельных и волоконно-оптических сетей. В этом случае сигнал от телестудии доставляется абонентам не по воздуху, а по кабелю. Этот способ полностью снимает ограничения, связанные с прямой видимостью и рельефом, обеспечивая высокое качество сигнала независимо от местоположения потребителя в зоне охвата сети.

Ответ: Для увеличения дальности действия телестанции используются следующие методы: установка передающих антенн на максимально возможной высоте, создание сети наземных ретрансляторов, использование спутников связи для трансляции на огромные территории, а также распространение сигнала через кабельные и волоконно-оптические сети.