Eksperts skaidro: kāpēc interneta pieslēgums lietus laikā kļūst neuzticams?

Kāpēc jūsu interneta savienojums kļūst neuzticams un jūsu mobilais tālrunis sāk radīt problēmas lietus laikā? Iemesls ir elektriskā spēka raksturs un veidi, kā slikti laikapstākļi traucē tā darbību.

Uz ceļa Ņūdeli 2020. gada 28. augustā. (Express Photo: Amit Mehra)

Musonam sākot oficiāli atkāpties, daudzi Indijā ar nepacietību gaidīs atvieglojumu no parādības, ko viņi ir ieraduši sagaidīt ikreiz, kad līst lietus: interneta savienojumi kļūst nestabili un mobilo tālruņu tīkli pasliktinās. Kāpēc tas notiek?

1860. gados skotu fiziķis Džeimss Maksvels prognozēja jauna veida 'elektromagnētisko' viļņu pastāvēšanu, kas pārvietojas ar ātrumu ~ 300 miljoni metru sekundē. Pēc pāris gadu desmitiem Heinrihs Hercs eksperimentāli pārbaudīja Maksvela teoriju, un 1895. gadā sers Džagadišs Čandra Bose Kalkutā pirmo reizi demonstrēja bezvadu sakarus ar elektromagnētiskajiem viļņiem 23 metru attālumā, izveidojot modernas sakaru sistēmas pamatu.

Lai saprastu, kā mēs šodien sazināmies vai sūtām ziņas, izmantojot internetu dažādos kontinentos, un kā šī saziņa tiek traucēta, mums vispirms ir jāsaprot elektriskā spēka būtība.

joseph fiennes sieva

Varuns Makhija ir fizikas docents Vašingtonas Mērijas universitātē.

Elektroni komunikācijā

Ir trīs pamata celtniecības bloki jeb “Lego klucīši”, ko daba izmanto, lai izveidotu visu matēriju – divu veidu kvarki un elektrons. Mūsu vajadzībām mums ir jāapspriež tikai elektrons.

Visa matērija sastāv no daudziem, daudziem elektroniem. Tāpat kā citiem Lego klucīšiem, elektroniem ir īpašība, ko sauc par masu, kas norāda, cik spēcīgi uz tiem iedarbojas gravitācijas spēks, un tāpēc ir tieši saistīta ar to svaru.

Vēl viena elektronu īpašība, ko sauc par elektrisko lādiņu, norāda, cik spēcīgi uz tiem iedarbojas elektriskais spēks. Elektronu lādiņš nosaka arī elektriskā spēka stiprumu, ko tie pieliek citiem objektiem, kuriem arī ir lādiņš (piemēram, diviem citiem Lego klucīšiem). Šis spēks, tāpat kā gravitācijas spēks, darbojas no attāluma. Tātad divi elektroni, kas atdalīti lielā attālumā, pieliek elektriskus spēkus, nekad nesaskaroties. Tā kā elektrons ir uzlādēts, telpa ap to ir piepildīta ar elektrisko lauku.

Ja jūs iedomājaties, ka elektrons dzīvo tā radītajā okeānā, jūs varat, pakustinot elektronu, ierosināt vilni šajā okeānā. Tas ir līdzīgi kā iemest akmeni nekustīgā dīķī, kas rada viļņus, kas aizplūst no tā. Kad šis vilnis iet garām citam elektronam, kas atrodas mūsu elektronu okeānā, šis otrs elektrons lēkās augšup un lejup — kā jūs varētu, kad okeāna vilnis apskalo jūs.

Tā mēs komunicējam. Elektromagnētiskais vilnis kādā vietā tiek ierosināts, kustinot elektronus, kas pēc tam mazgā elektronus kādā attālā vietā. Vārds “signāls” īpaši nozīmē elektromagnētiskos viļņus. Arī elektroni jūsu acīs var reaģēt uz šiem viļņiem, ja viļņa garums - attālums starp viļņa virsotnēm - ir noteiktā diapazonā. Šajā konkrētajā viļņu garuma diapazonā mums ir redzami elektromagnētiskie viļņi; tie ir gaiši! Visvienkāršākā tālsatiksmes saziņas forma – spilgtas gaismas mirgošana un Morzes ābeces lietošana – izmanto elektromagnētisko viļņu pārnešanu no vienas vietas uz otru.

Izskaidrotstagad ir ieslēgtsTelegramma. Klikšķis šeit, lai pievienotos mūsu kanālam (@ieexplained) un esiet informēts par jaunāko

Optiskās šķiedras un lietus

Šie jēdzieni ļauj mums saprast vienīgo saziņas veidu, kas vairs nav svarīgs, proti, internetu. Tas būtībā ir plašs datoru tīkls visā pasaulē, kas var pārsūtīt elektromagnētiskos viļņus viens otram un tādējādi sazināties.

Ir divi galvenie viļņu pārnešanas veidi — ar optisko šķiedru un mobilo sakaru torņiem (izmantojot satelīta saiti). Optiskās šķiedras ir garas, plānas stikla stieņi, kuru biezums ir mazāks par cilvēka matiem. Gaisma ir ierobežota stienī pilnīgas iekšējās atstarošanas fenomena dēļ. Kad gaisma, kas pārvietojas no blīvākas vides uz mazāk blīvu (piemēram, no stikla uz gaisu), kritiskā leņķī saskaras ar virsmu starp diviem caurspīdīgiem materiāliem, tā pilnībā tiek atspoguļota atpakaļ blīvākā vidē. Tādā veidā elektromagnētiskie viļņi tiek ieslodzīti šķiedras iekšpusē un virzās uz leju visā tās garumā. Savienojot vai savienojot kopā simtiem tūkstošu kilometru šķiedru un apglabājot tās pazemē vai zem ūdens, tiek nodrošināta saziņa visā pasaulē. Saziņai izmantotie elektromagnētiskie viļņi (infrasarkanie viļņi) tiek ģenerēti ar lāzeru palīdzību, un tiem ir nedaudz garāks viļņa garums nekā redzamajai gaismai, tāpēc tie mums ir neredzami.

Optisko šķiedru tīklu Indijā aizsāka VSNL, un pašlaik tas pieder un to attīsta Tata Communications. Visi interneta pakalpojumu sniedzēji kaut kādā veidā izveido savienojumu ar šo 'Tier 1' tīklu un galu galā ar jūsu mājām. Šie sekundārie savienojumi ne vienmēr ir optiski un ietver vairākus elektriskus komponentus. (Piezīme. Elektriskie kabeļi pārraida elektronus, nevis elektromagnētiskos viļņus, bet tas ir citas dienas tēma!) Elektriskie komponenti ir nepieciešami arī visā optiskās šķiedras tīklā, lai pastiprinātu un ieslēgtu un izslēgtu gaismu digitālajiem sakariem.

Musonu lietus var pārtraukt šo pazemes tīklu daudzos veidos. Ūdens iesūkšanās zemē un zemes nogruvumi var sabojāt dažādus tīkla elektriskos komponentus vai izraisīt fiziskus bojājumus vietās, kur šķiedras ir savienotas kopā.

cik vērts ir rēķins Belichick

Līdzīgi bojājumi vai strāvas padeves pārtraukumi var būt arī starpvietās, kur vietējais pakalpojumu sniedzējs savienojas ar 1. līmeņa optisko tīklu un pēc tam ar jūsu māju. Šķiedrai ir serde, apšuvums un plastmasas aizsargpārklājums, un tā tiek turēta ūdensnecaurlaidīgā aizsargkorpusā, tāpēc signāla pārraidi vismazāk ietekmē lietus. Pārklājums tiek noņemts, savienojot divas šķiedras. Vietās, kur sākas vai beidzas šķiedras (pazīstamas kā “savienošanas kastes”), iespējams, ka šķiedras tiks pakļautas lietus ūdens iedarbībai, izraisot signāla stipruma samazināšanos. Turklāt ūdens molekulas var atrast ceļu caur mikroplaisām šķiedrās, galu galā ietekmējot šķiedras kalpošanas laiku.

Nepalaidiet garām no Explained | Indijas 13 gaisa burbuļi un kam ir atļauts ceļot uz šīm valstīm

Mobilie telefoni lietū

maisie williams neto vērtība 2019. gads

Kad jūsu mobilais tālrunis ir savienots ar internetu, elektromagnētiskie viļņi pārvietojas no jūsu ierīces pa gaisu uz mobilo sakaru torni. Jūs to varētu uzskatīt par milzīgu antenu. Elektroni šajā antenā lec uz augšu un uz leju. Kad viņi to dara, viņi rada savus elektromagnētiskos viļņus, kas virzās uz centrālu vietu, kuru pārvalda jūsu pakalpojumu sniedzējs. Šajā vietā viļņi tiek kaut kādā veidā “apstrādāti” un tiek nosūtīti uz optiskās šķiedras tīklu (internetu) vai citu tālruni (zvans, īsziņa utt.).

Var rasties dažādi apstrādes veidi. Piemēram, viena svarīga atšķirība starp elektromagnētiskajiem viļņiem, ko izstaro no tālruņa un lāzera, kas pārvietojas optiskajā šķiedrā, ir viļņa garums. Tālruņa raidītie un ar to saņemtie radioviļņi ir aptuveni metru gari. Turpretim infrasarkanie viļņi, kas pārvietojas pa šķiedru tīklu, ir aptuveni vienu miljono daļu gari. Ņemiet vērā, ka neviens no šiem viļņu garumiem neietekmē elektronus jūsu acī, jo tie nav redzami viļņu garumi (apmēram 500 miljarddaļas metru garš).

Kaut kādā veidā ziņa no jūsu tālruņa ir 'jāpārtulko' no radio uz infrasarkanajiem viļņiem. Ja izmantojāt Morzes ābeci, jūs varētu iedomāties, ka jūsu pakalpojumu sniedzēja konstatētie radioviļņi mirgo, iekļaujot jūsu ziņojumu. Jūsu pakalpojumu sniedzēja pārvaldītajam lāzeram ir jārada tāda pati zibšņu secība, kas pārvietojas pa optisko šķiedru tīklu.

Šīs komunikācijas ķēdes pārtraukuma iemesli musonu laikā atšķiras no optiskās šķiedras tīkla.

Radioviļņi, kas pārvietojas starp tālruni un mobilo sakaru torni, var likt elektroniem šūpoties ūdens pilēs, pārtraucot saziņu. Lietus pilienu lielums un skaits samazina signāla stiprumu radioviļņu izkliedes dēļ, savukārt ūdens tvaiki atmosfērā absorbē radioviļņus, pārvēršot tos siltumā (kā jūsu mikroviļņu krāsnī).

Turklāt stiprs musonu lietus, vējš un zibens var izraisīt šūnu torņu bojājumus, izraisot pārtraukumus apgabalā, ko tie pārklāj. Ņemiet vērā, ka arī tāpēc dažos apgabalos jūs jūtaties bez signāla — tuvumā nav mobilo sakaru torņa. Bet, iespējams, visizplatītākais pārtraukumu iemesls ir “traucēšana”. Ja pārāk daudz cilvēku mēģina vienlaikus sazināties, izmantojot signālu apstrādes vietas, daži ziņojumi pazūd.

Tāpēc iecienītākās mēmas nokļūšana no tā autora datora uz jūsu datoru ir darbs, kas saistīts ar elektromagnētiskajiem viļņiem, kas ceļo daudzus tūkstošus kilometru. Tas ir ārkārtējs mūsdienu zinātnes sasniegums, un tas šķistu pārsteidzoši, ka tas vispār darbojas! Iespējams, tas var nedaudz mazināt jūsu neapmierinātību nākamreiz, kad lietusgāzes laikā pazūd internets!

Dalieties Ar Draugiem: