Компенсація Знаку Зодіаку
Субстанційність С Знаменитості

Дізнайтеся Сумісність За Знаком Зодіаку

Експерт пояснює: чому під час дощу підключення до Інтернету стає ненадійним?

Чому ваше інтернет-з’єднання стає ненадійним, а мобільний телефон починає створювати проблеми під час дощу? Причина криється в природі електричної сили — і в тому, як погана погода порушує її роботу.

Індійський мусон, дощі та Інтернет, мусон та підключення до Інтернету, дощі в Індії, дощі, підключення мобільного телефону, індійський експресНа дорозі в Нью-Делі 28 серпня 2020 року. (Експрес-фото: Аміт Мехра)

Оскільки мусон починає офіційно відступати, багато хто в Індії з нетерпінням чекатимуть полегшення від явища, яке вони очікували кожного разу, коли йде дощ: Інтернет-з’єднання стають нестабільними, а мережі стільникових телефонів погіршуються. Чому це відбувається?







У 1860-х роках шотландський фізик Джеймс Максвелл передбачив існування нового типу «електромагнітних» хвиль, які поширюються зі швидкістю ~300 мільйонів метрів в секунду. Через пару десятиліть Генріх Герц експериментально підтвердив теорію Максвелла, а в 1895 році сер Джагадіш Чандра Бозе вперше продемонстрував бездротовий зв’язок за допомогою електромагнітних хвиль на відстані 23 метри в Калькутті, заклавши основу сучасної системи зв’язку.

Щоб зрозуміти, як ми сьогодні спілкуємося або надсилаємо повідомлення через Інтернет на різних континентах, а потім, як це спілкування порушується, нам спочатку потрібно зрозуміти фундаментальну природу електричної сили.

Експерт

Варун Махіджа — доцент фізики в Університеті Мері Вашингтон.

Електрони в комунікації

Є три основні будівельні блоки, або «цеглинки Лего», які природа використовує для створення всієї матерії – два види кварків і електрон. Для наших цілей нам потрібно обговорити лише електрон.

Вся речовина складається з великої кількості електронів. Як і інші кубики Lego, електрони мають властивість, яка називається масою, яка вказує, наскільки сильно на них діє гравітаційна сила, а отже, безпосередньо пов’язана з їхньою вагою.

Інша властивість електронів, яка називається електричним зарядом, вказує на те, наскільки сильно на них діє електрична сила. Заряд електрона також визначає силу електричної сили, яку вони прикладають до інших об’єктів, які теж мають заряд (наприклад, дві інші кубики Lego). Ця сила, як і сила тяжіння, діє на відстані. Таким чином, два електрони, розділені великою відстанню, прикладають електричні сили, не вступаючи в контакт. Оскільки електрон заряджений, простір навколо нього заповнюється електричним полем.

Якщо ви уявите, що електрон живе в океані, який він створює, ви можете, коли ви ворушите електроном, ініціювати хвилю в цьому океані. Це схоже на кидання каменю в нерухомий ставок, який створює брижі, які відходять від нього. Коли ця хвиля проходить повз інший електрон, який випадково перебуває в океані нашого електрона, цей інший електрон буде підстрибувати вгору і вниз – як ви могли б, коли океанська хвиля охопила вас.

Ось так ми спілкуємося. Електромагнітна хвиля ініціюється в деякому місці хитними електронами, які потім омивають електрони в деякому віддаленому місці. Слово «сигнал» конкретно означає електромагнітні хвилі. Електрони у ваших очах також можуть реагувати на ці хвилі, за умови, що довжина хвилі – відстань між піками хвилі – знаходиться в певному діапазоні. У цьому конкретному діапазоні довжин хвиль електромагнітні хвилі видимі для нас; вони легкі! Найпростіша форма міжміського зв’язку – спалахування яскравим світлом і використання азбуки Морзе – використовує передачу електромагнітних хвиль з одного місця в інше.

Експрес пояснюєзараз увімкненоTelegram. Натисніть тут, щоб приєднатися до нашого каналу (@ieexplained) і будьте в курсі останніх новин

Оптичні волокна і дощ

Ці поняття дають нам змогу зрозуміти єдиний спосіб спілкування, який більше має значення, – Інтернет. По суті, це величезна мережа комп’ютерів у всьому світі, які можуть передавати один одному електромагнітні хвилі, а отже, спілкуватися.

Існує два основних способи транспортування хвиль — оптичне волокно та вежі стільникового зв’язку (через супутникове зв’язок). Оптичні волокна являють собою довгі тонкі скляні палички товщиною менше людського волосся. Світло утримується в стрижні через явище повного внутрішнього відбиття. Коли світло, що рухається з більш щільного середовища в менш щільне (наприклад, зі скла в повітря), потрапляє на поверхню між двома прозорими середовищами під критичним кутом, воно повністю відбивається назад у більш щільне середовище. Таким чином, електромагнітні хвилі затримуються всередині волокна і поширюються по його довжині. З’єднання або з’єднання сотень тисяч кілометрів волокон разом і захоронення їх під землею чи під водою дозволяє спілкуватися по всьому світу. Електромагнітні хвилі, що використовуються для зв’язку (інфрачервоні хвилі), генеруються лазерами і мають трохи більшу довжину хвилі, ніж видиме світло, тому вони невидимі для нас.

Волоконно-оптична мережа в Індії була ініційована VSNL, а в даний час є власністю та розробкою Tata Communications. Усі постачальники Інтернет-послуг якимось чином підключаються до цієї мережі «Ter 1» і, зрештою, до вашого дому. Ці вторинні з’єднання не обов’язково є оптичними і включають кілька електричних компонентів. (Примітка: електричні кабелі передають електрони, а не електромагнітні хвилі, але це тема для іншого дня!) Електричні компоненти також необхідні вздовж усієї волоконно-оптичної мережі для посилення та вмикання світла для цифрового зв’язку.

Мусонний дощ може перервати цю підземну мережу багатьма способами. Поєднання просочування води в землю та зсувів може пошкодити різні електричні компоненти в мережі або спричинити фізичні пошкодження в місцях, де волокна зрощені разом.

Також можуть виникнути подібні пошкодження або відключення електроенергії в проміжних місцях, де ваш місцевий постачальник послуг підключається до оптичної мережі рівня 1, а потім до вашого дому. Волокно має серцевину, оболонку та пластикове захисне покриття та утримується у водонепроникному захисному корпусі, тому на передачу сигналу найменше впливає дощ. Покриття знімається при з’єднанні двох волокон. У місцях, де починаються або закінчуються волокна (відомі як «з’єднувальні коробки»), існує ймовірність впливу дощової води на волокна, що призведе до зниження сили сигналу. Крім того, молекули води можуть знайти шлях через мікротріщини у волокнах, що в кінцевому підсумку вплине на термін служби волокна.

Не пропустіть Пояснення | 13 повітряних бульбашок Індії та кому дозволено подорожувати до цих країн

Мобільні телефони під дощем

Коли ваш мобільний телефон підключений до Інтернету, електромагнітні хвилі поширюються від вашого пристрою через повітря до вежі стільникового зв’язку. Ви можете вважати це гігантською антеною. Електрони в цій антені підскакують вгору і вниз. Коли вони це роблять, вони виробляють власні електромагнітні хвилі, які спрямовуються до центрального місця, яким керує ваш постачальник послуг. У цьому місці хвилі якимось чином «обробляються» і відправляються або в волоконно-оптичну мережу (Інтернет), або на інший телефон (телефонний дзвінок, текстове повідомлення тощо).

Можуть відбуватися різні види обробки. Наприклад, одна важлива відмінність між електромагнітними хвилями, що випромінюються з вашого телефону, і хвилями лазера, що поширюється по оптичному волокну, — це довжина хвилі. Радіохвилі, які випромінюються та приймаються телефоном, мають приблизно метр. Навпаки, інфрачервоні хвилі, які проходять через волоконну мережу, становлять приблизно одну мільйонну частину метра. Зауважте, що жодна з цих довжин хвиль не впливає на електрони у вашому оці, оскільки вони не є видимими довжинами хвиль (близько 500 мільярдних часток метра).

Якимось чином повідомлення з вашого телефону потрібно «перекласти» з радіо на інфрачервоні хвилі. Якщо ви використовуєте азбуку Морзе, ви можете уявити, що радіохвилі, виявлені вашим провайдером, спалахують і вимикаються, містять ваше повідомлення. Лазер, яким керує ваш провайдер, повинен виробляти ту саму послідовність спалахів, що проходять через оптоволоконну мережу.

Причини перерви в цьому ланцюжку зв'язку під час мусонів відрізняються від оптоволоконної мережі.

Радіохвилі, що рухаються між вашим телефоном і вежею стільникового зв’язку, можуть змусити електрони в краплях води хитатися, перериваючи зв’язок. Розмір і кількість крапель дощу зменшують силу сигналу через розсіювання радіохвиль, тоді як водяна пара в атмосфері поглинає радіохвилі, перетворюючи їх у тепло (як у вашій мікрохвильовій печі).

Крім того, сильний мусонний дощ, вітер і блискавки можуть пошкодити вежі стільникового зв’язку, що призведе до перебоїв у зоні, яку вони охоплюють. Зауважте, що через це в деяких місцях ви опинитеся без сигналу – поблизу немає веж стільникового зв’язку. Але, мабуть, найпоширенішою причиною переривання є «заглушення». Коли занадто багато людей намагаються одночасно спілкуватися через місця обробки сигналів, деякі повідомлення губляться.

Таким чином, перенести цей улюблений мем з комп’ютера його автора на ваш – це зусилля, яке включає електромагнітні хвилі, що поширюються на багато тисяч кілометрів. Це надзвичайне досягнення сучасної науки, і, здавалося б, дивно, що воно взагалі працює! Можливо, це може трохи полегшити ваше розчарування наступного разу, коли ваш Інтернет вимкнеться під час дощу!

Поділіться Зі Своїми Друзями: