15. СМЕЩЕНИЕ БАЙТА (BYTE SHIFT)
Смещение Байта — это эффект, возникающий при передаче сигнала
между системами отсчёта, движущимися относительно друг друга,
из-за изменения длины волны сигнала.
Так как математика (c+v)(c-v) пока не нашла применения в физике,
этот эффект малоизвестен, но его существование бесспорно.
Я решил уделить особое внимание теме Смещения Байта,
потому что это очень наглядный и полезный пример,
который можно объяснить с использованием реальных данных.
Для начала кратко рассмотрим, как осуществляется электромагнитная связь.
Передача сообщения происходит следующим образом:
Сообщение представляет собой непрерывную цепочку из 0 и 1.
Передатчик последовательно преобразует каждый элемент цепочки
в электромагнитный сигнал и отправляет его.
Приёмник обнаруживает входящий электромагнитный сигнал,
затем преобразует его обратно в цепочку из 0 и 1 в порядке поступления
и таким образом восстанавливает сообщение.
Каждый элемент волны сигнала (участок, равный длине волны)
формирует один бит информации.
Один бит данных может иметь значение 0 или 1.
Для представления одного символа алфавита требуется 8 бит.
Последовательность из 8 битов называется Байтом (Byte).
На следующем изображении показано, как фраза "HELLO WORLD" записывается в битах и байтах.
В этом примере, чтобы упростить объяснение,
я приму, что передатчик испускает сигнал в форме синусоидальной волны.
Расстояние между двумя последовательными пиками или двумя последовательными впадинами
соответствует длине волны сигнала.
Так как передатчик отправляет последовательность
сигналов сообщения, состоящую из битов, в порядке от начала до конца,
расположение сигнала в небе будет зеркальным отображением, то есть в обратном порядке.
Я решил включить этот момент в объяснение, чтобы точно отразить реальность.
Длина Сообщения
Изменение длины волны сигналов, отправленных движущимся объектам,
приводит к изменению длины сообщения, передаваемого в небо.
Фигура выше нарисована относительно
системы отсчёта передатчика. Передатчик отправляет сообщение "Hello World".
Сообщение "Hello World" состоит из 11 букв алфавита,
что эквивалентно 11 байтам и 8x11=88 битам.
На рисунке показан момент, когда передаётся последний бит, то есть 88-й бит.
Из-за изменения длины волны сигналов, отправленных самолётам,
и их различных скоростей, мы видим, что длина сообщения, передаваемого в небо,
различается для каждого из трёх приёмников.
Группировка электромагнитных волн, несущих сообщение
Я не хочу, чтобы возникло недопонимание.
Поэтому, даже если это будет повторением, разберём тему более детально.
Представим момент, когда передатчик отправляет всего 1 бит.
В тот же миг передатчик создаёт практически бесконечное количество
электромагнитных волн.
Часть этих волн направлена к удаляющемуся самолёту,
другая часть — к станции на горе,
а третья часть — к приближающемуся самолёту.
Когда передатчик отправляет следующий бит, происходит то же самое.
Таким образом, электромагнитные волны с одинаковой длиной волны,
одинаковой скоростью и направленные к одной цели
образуют группы между собой.
В верхней фигуре представлено три разных группы,
несмотря на то, что они передают одно и то же сообщение,
в зависимости от их конечного назначения:
группа c+v, группа c и группа c-v.
Длина сообщения в каждой группе определяется
изменением длины волны во время передачи сигнала
и больше не изменяется.
На рисунке выше,
в левом верхнем углу, видно, что в момент передачи последнего бита сообщения "Hello World"
расстояние групп сообщений до передатчика равно нулю.
По мере продвижения групп по своим траекториям,
они начнут разделяться и удаляться друг от друга из-за различных скоростей.
Так как группа c+v является самой быстрой, она уйдёт вперёд,
а группа c-v, будучи самой медленной, останется позади.
Чем дальше находятся конечные пункты назначения групп,
тем больше времени потребуется для их достижения,
а следовательно, тем больше будет увеличиваться разделение между ними.
Время приёма сообщения
На следующем рисунке изображён момент, когда сигналы достигают своих конечных точек.
Разница в длине сообщений приводит к тому,
что время приёма сообщения варьируется для каждой из трёх систем отсчёта.
Время приёма сообщения вычисляется по формуле:
время приёма = длина сообщения / скорость света.
Таким образом, самолёт, приближающийся к сигнальной станции,
получит сообщение быстрее всего,
а самолёт, удаляющийся от сигнальной станции,
получит его дольше всех.
