Un detector de rayos , también llamado detector de rayos , es un dispositivo para registrar rayos emergentes [1] .
En 1887, Heinrich Hertz publicó un artículo - "Sobre oscilaciones eléctricas muy rápidas" [2] , donde por primera vez en el mundo describía experimentos con un transmisor y un receptor de oscilaciones electromagnéticas. El receptor era un bucle de alambre con un pequeño espacio entre los extremos, donde podía producirse una descarga de chispa bajo la influencia electromagnética.
En 1889, Oliver Lodge , experimentando con dispositivos de la configuración experimental de Hertz, utiliza como receptor no un bucle, sino un vibrador , como en un transmisor. Para aumentar la sensibilidad del receptor, reduce el espacio de chispa para que después de la exposición electromagnética, los electrodos del vibrador del receptor estén cerrados (enclavados). Se requirió una ligera agitación para abrir los electrodos. Al conectar una fuente de alimentación y una campana eléctrica a los electrodos del vibrador, Lodge proporcionó una indicación audible de la onda electromagnética recibida [3] [4] .
En 1890, E. Branly inventó un dispositivo para registrar ondas electromagnéticas, que incluía un tubo de ebonita con electrodos en los extremos, dentro del cual había limaduras de metal ("tubo de Branly"). Bajo la influencia de una descarga eléctrica remota, la resistencia eléctrica del tubo incluido en el circuito de la fuente de alimentación y el galvanómetro disminuyó muchas veces . Para devolver el "tubo de Branly" a su estado original y detectar un nuevo efecto, era necesario agitarlo, rompiendo el contacto entre el aserrín. Branly llamó a su dispositivo "radioconductor", que por primera vez introdujo en la circulación científica la raíz "radio" en su significado moderno [5] .
En 1890, Oliver Lodge reconoció el "tubo de Branly" como el indicador más adecuado de las "ondas hertzianas" disponibles en ese momento. Le dio el nombre de "coherer" (del lat. cohaerere - enclavar) y lo introdujo en su circuito con un vibrador receptor Hertz en lugar de un chispero, habiendo obtenido un funcionamiento más estable y fiable del receptor [3] . En 1894, Lodge dictó una conferencia dedicada a la memoria de G. Hertz, fallecido poco antes, donde habló sobre el uso del "tubo de Branly" en su nueva versión del receptor de ondas electromagnéticas con agitación continua del " conductor de radio". Para agitar, se usó un "asterisco" en un eje en constante rotación [6] . En el mismo 1894, en una reunión de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia en la Universidad de Oxford, Lodge demuestra públicamente por primera vez experimentos sobre la transmisión y recepción de ondas de radio. Durante la demostración, una señal de radio fue enviada desde un laboratorio en el cercano edificio Clarendon y recibida por un aparato a una distancia de 40 m - en el teatro del Museo de Historia Natural, donde se llevó a cabo la conferencia [7] . El “dispositivo para registrar la recepción de ondas electromagnéticas” mostrado por Lodge contenía un cohesor, una fuente de corriente, un galvanómetro y una campana eléctrica. Bajo la acción de las oscilaciones electromagnéticas, la resistencia del circuito en el que se encontraba el coheredor disminuyó muchas veces, y la corriente de la batería accionó la campana y desvió la aguja del galvanómetro. En el mismo año, se publicó toda esta información. El artículo despertó interés y llamó la atención de muchos científicos sobre la posibilidad de utilizar el dispositivo para estudiar las ondas que se propagan durante una tormenta [8] .
A. S. Popov se interesó en este trabajo después de leer un artículo en la revista Electrician en marzo de 1895. Junto con su asistente P. N. Rybkin , mejoraron el receptor Lodge [9] . Primero, se agregó un relé electromagnético al circuito , que controlaba el circuito de la campana y aumentaba la sensibilidad del receptor. En segundo lugar, se usó un martillo de campana para sacudir el coherer, y no un mecanismo de relojería, como en Lodge. Además, en sus experimentos, A. S. Popov utilizó una antena de mástil inventada en 1893 por N. Tesla [10] .
El 7 de mayo (25 de abril, estilo antiguo) de 1895, más tarde llamado " Día de la Radio ", durante una conferencia en una reunión de la Sociedad Rusa de Física y Química (RFCS) en la Universidad de San Petersburgo , A. S. Popov presentó el dispositivo creado. El tema de la conferencia fue: "Sobre la relación de los polvos metálicos con las vibraciones eléctricas"; su material se publicó en la revista RFHO en agosto de 1895. Un diagrama completo y una descripción detallada del dispositivo, que se denominó "un dispositivo para detectar y registrar oscilaciones eléctricas", se publicaron en la revista RFHO en enero de 1896 (el artículo tenía fecha de diciembre de 1895) [11] [12] .
El dispositivo fue utilizado por A. S. Popov para dar conferencias. En una de las modificaciones, la bobina de escritura de los hermanos Richard se conectó al circuito secundario del relé en paralelo con la campana: se obtuvo un dispositivo científico para registrar las oscilaciones electromagnéticas en la atmósfera. Inmediatamente después de esto, por iniciativa del fundador del Departamento de Física del Instituto Forestal de San Petersburgo D.A. Museo de Comunicaciones. A. S. Popova [13] . Además, se conoce el destino de varios dispositivos más. Entonces, con uno de ellos, el profesor de física F. Ya. Kapustin realizó una investigación en Tomsk . Su dispositivo se ha conservado y exhibido en el museo local. Se mostraron dos muestras más y se otorgaron diplomas de honor en exposiciones: la exposición de arte e industria de Nizhny Novgorod (en 1896, bajo el nombre "Dispositivo para registrar descargas eléctricas en la atmósfera") y la exposición mundial de París, dedicada al cambio de siglo. (mil novecientos). En todos los casos, el taller de buceo de Kronstadt de los hermanos Kolbasiev [14] [15] se dedicaba a la producción de detectores de rayos por pedido especial .
Así, se completó el proceso de creación del primer detector de rayos. Se ha convertido, aunque bastante "áspero", en un dispositivo confiable adecuado para una operación a largo plazo sin la necesidad de monitoreo y ajustes constantes. De hecho, este dispositivo era un diseño industrial completamente funcional, mientras que los dispositivos que lo precedieron solo podían servir para demostraciones de conferencias. La fiabilidad del detector de rayos de Popov también estuvo determinada por su uso: el poder significativo de la radiación de las descargas de rayos hizo innecesaria una alta sensibilidad [16] .
Según el tipo de señal recibida, los detectores de rayos se dividen en acústicos, ópticos y eléctricos, marcando, respectivamente, truenos, destellos de luz y cambios en el campo electromagnético . Los detectores de rayos eléctricos son los más utilizados. Estos, a su vez, se dividen en dispositivos que detectan cambios en el campo magnético o electrostático, o dispositivos que perciben la radiación electromagnética generada por un rayo (ondas de radio) [1] .
Dependiendo de la ubicación, los detectores de rayos se dividen en estacionarios basados en tierra, móviles, que a menudo usan antenas direccionales, y sistemas espaciales ubicados en la órbita de la Tierra [1] .
Normalmente, los detectores de rayos utilizan redes de servicios meteorológicos como Roshydromet . En este caso, es posible determinar las coordenadas de los rayos utilizando el método de triangulación . Su detección oportuna le permite responder rápidamente a posibles amenazas relacionadas con rayos, como incendios forestales y de turba, cortes de energía, etc. [17]