Эксперимент Штермера и ван дер Поля (1928): как ловили «долгое радиоэхо»

Предыдущие статьи в серии:

После сообщения норвежского инженера Йоргена Халса о загадочном радиоэхо, приходившем через несколько секунд, физики Карл Штермер (Стермер) (Осло, Норвегия) и Балтасар ван дер Поль (Эйндховен, Нидерланды) решили проверить это явление научно.

Они организовали согласованный эксперимент, чтобы точно определить — существует ли действительно «долгое эхо» (LDE, Long Delayed Echo).

Цель эксперимента

Проверить, могут ли радиоволны возвращаться к приёмнику через секунды или десятки секунд после передачи — то есть намного позже, чем обычное ионосферное эхо, которое приходит через доли секунды.

Участники и оборудование

• Передающая станция:

Радиостанция фирмы Philips в городе Эйндховен (Нидерланды).

Руководитель — Балтасар ван дер Поль, известный физик и автор уравнения нелинейного осциллятора.

• Приёмная станция:

Лаборатория Карла Штермера в Осло (Норвегия), примерно в 900 км по прямой от Эйндховена. Штермер слушал непрерывно, фиксируя все эхо-сигналы на осциллографе и магнитной записи.

Штермер занимался физикой верхней атмосферы и полярными сияниями, поэтому хорошо понимал поведение радиоволн в ионосфере.

Частота сигнала

Частота сигнала в эксперименте Штермера (1928) — короткие волны, диапазон 16–30 метров.

Станция PCJJ (Эйндховен) работала на 16,8 м (примерно 17,8 МГц) — это указано в письмах Халса и публикациях Штермера.

В экспериментах 1928–1929 годов использовались коротковолновые передатчики мощностью 10–15 кВт в диапазоне 15–30 м (10–20 МГц).

Это ключевой момент: LDE проявлялись только на новых, только что освоенных частотах. Как только диапазон заполнялся станциями — эхо «расплывалось» и исчезало.

Цитата из статьи Файзуллина:

«…в любом новом диапазоне радиоволн, т.е. в том диапазоне, который только начинает использоваться, феномен проявляется четко и серийно, так же, как и в 20-х годах, затем, по прошествии нескольких лет эхо "расплываются" и перестают фиксироваться серии.»

Итог: ~17,8 МГц (16,8 м) — основная частота первого зафиксированного LDE.

Методика передачи

1. Сигнал: каждые 20 секунд передавалась серия из трёх коротких импульсов — «···» (буква S в азбуке Морзе).
2. Длительность одного импульса: около 0,1 секунды.
3. Пауза между импульсами: примерно 0,2 секунды.
4. После передачи серии передатчик молчал 20 секунд — это время служило «окном ожидания» для возможных эхосигналов.

Таким образом:

бип — бип — бип → (ожидание 20 секунд)

бип — бип — бип → (ожидание 20 секунд)

...

Наблюдения

• Эксперимент проводился ночью 11 октября 1928 года.
• Штермер в Осло слушал эфир непрерывно, записывая всё, что приходило от Эйндховена:
  основной сигнал,
  обычное эхо (через 0,1–0,2 с — отражение от ионосферы),
  и аномальные эхо, которые появлялись через 3–15 секунд после передачи.
• Некоторые из этих «долгих эхо» повторялись сериями, будто волна несколько раз отражалась где-то в пространстве.

Как это выглядело на практике

1. Ван дер Поль посылает серию сигналов:

бип — бип — бип

2. Штермер в Осло слышит:

бип — бип — бип ← исходный сигнал

бип — бип — бип ← обычное короткое эхо (~0,1 сек)

бип — бип — бип ← аномальное эхо через 3 сек (первая серия аномального эха)

бип — бип — бип ← ещё одно аномальное эхо через 8 сек (вторая серия аномального эха)

То есть одна исходная серия импульсов могла дать несколько отражённых серий, приходящих с разными задержками. Иногда Штермер фиксировал до 5 таких «эхосерий» после одного исходного импульса.

Поэтому он писал, что эхо «приходило сериями» — как будто волна блуждала, несколько раз отражаясь от каких-то слоёв или структур в космосе или в магнитосфере.

Как часто фиксировались многосерийные эхо?

• За весь период наблюдений (октябрь–ноябрь 1928) подобные LDE наблюдались несколько раз, но 11 октября был первый и самый яркий случай.
• В последующие дни и месяцы аналогичные эхо наблюдали также в Голландии, Германии (Телефункен) и в Англии (BBC) — с аналогичными задержками.
• Однако многосерийные (3–5 повторов) случаи — редкость, большинство наблюдений давали 1–2 отражённых эхо.

Результаты

• В ту ночь зафиксировано несколько случаев LDE — задержек от 3 до 15 секунд, причём примерно половина из них превышала 8 секунд.
• Эти же отклики независимо наблюдал ван дер Поль в Эйндховене, что подтвердило реальность эффекта:

«Наши сигналы сопровождались эхо. Задержки от 3 до 15 секунд. Примерно половина — больше 8 секунд.»

— (телеграмма ван дер Поля Штермеру, 1928)

Интерпретация

• 20 секунд между сериями сигналов были выбраны не случайно:
  это время активного ожидания, чтобы можно было уловить эхо в пределах до 15–20 секунд.
• Если бы пауза была меньше — эхо смешалось бы с новой серией сигналов.
• Если бы пауза была длиннее — можно было бы искать ещё более «долгие» отклики, но возникла бы неопределённость, от какого импульса они пришли.

Эксперимент

Сигнал «бип-бип-бип» посылался сотни раз за ночь (каждые 20 секунд, за несколько ночей эксперимента).

Но Штермер особо выделил только 5 серий — те, где:

1. Эхо было чётким, серийным и длинным (от 3 до 210 секунд).
2. Последовательность задержек была упорядоченной (не хаос).
3. Можно было точно привязать к одному исходному сигналу.

Вот эти 5 серий:

Пояснение:

• 15 = эхо пришло через 15 секунд после сигнала 1.
• 9 = следующее эхо — через 9 секунд.
• И так далее.
• Число 8 — встречается чаще всех (особенно в серии 5).

Эти 5 серий — как «фотографии с идеальным ракурсом» из сотен снимков. Именно они легли в основу гипотезы Файзуллина.

Цитата из статьи Файзуллина

«Штермером было опубликовано пять серий радиоэхо…
В других работах (в том числе в Proc. IRE) упоминаются дополнительные серии, но они менее полны и не содержат длинных последовательностей».

«Дополнительные» серии не опровергают гипотезу Файзуллина — они просто короче:

В пяти основных сериях числа образуют линии на звёздной карте.

Итог

Эксперимент подтвердил: иногда радиосигналы действительно возвращаются через секунды или десятки секунд — непонятно откуда. Обычные законы отражения от ионосферы не объясняют таких задержек.

Могли ли эхо накладываться? Да, но они различали их по времени, форме и логике:

Файзуллин в статье тоже это учитывает:

«Детали эксперимента описаны недостаточно подробно… но были получены серии эхо».

Главное: серии — это не хаос. Это упорядоченные ответы на один сигнал. И именно эти числа (15, 9, 4, 8…) — ключ к посланию.

Брейсуэлл (1960): «Это зонд, который отражает наши сигналы»

В 1960 году астроном Рональд Брейсуэлл опубликовал короткую заметку в журнале Nature.

Его идея:

«Представь автоматический зонд от другой цивилизации.
Он не посылает свой сигнал — это дорого.
Он слушает нас и отражает наши же сигналы назад —
но с задержкой, чтобы мы заметили: "Эй, это не ионосфера! Это кто-то разумный!"

Это визитная карточка. Как маяк в космосе.

Домашний эксперимент: стань «зондом»

1. Возьми телефон или диктофон.
2. Запиши три хлопка: хлоп-хлоп-хлоп
3. Проиграй запись через 5 секунд после оригинала.
4. Сделай это 3 раза с разными задержками: 3 с, 8 с, 15 с.

Что ты слышишь? Первый хлопок — твой. Второй — отражённый.
Представь: Ты — Земля. Запись — зонд за Луной. Он повторяет тебя, чтобы ты понял: ты не один.

Что дальше?

В следующей статье мы узнаем: «Почему числа 15, 9, 8… — это не случайность?» Узнаем, как задержка в секундах указывает на конкретную звезду, и как из этого получаются прямые линии на небе.

А пока — домашнее задание:
поставь будильник на 8 секунд.
Когда он пикнет — пикни в ответ. Повтори 3 раза с задержкой 15, 9, 8 секунд. Поздравляем, Ты только что стал «зондом»🤣🤣🤣