Наука высокого напряжения. Фарадей. Электромагнитная индукция
Шрифт:
СВЕТ СВЕЧИ
До прихода эры электричества в таком большом городе, как Лондон, средняя семья могла использовать одну свечу за ночь. Чтобы оценить такую освещенность, надо вспомнить, что свет одной свечи — это 1/100 света, испускаемого стоваттной лампочкой. Кроме того, свеча быстро сгорала.
Более обеспеченные классы использовали в качестве альтернативы газовые лампы, но они были очень дорогими, требовали постоянного ремонта, оставляли жирные пятна, загрязняющие одежду, и даже вызывали проблемы со здоровьем. Поэтому во многих книгах той и более поздней эпохи, например в издании The American Woman’s Ноте («Дом американской женщины», 1869) Кэтрин и Гарриет Бичер-Стоу,
В начале XVIII века люди боялись выходить ночью из дома, а если это было необходимым, пользовались услугами мальчиков, которые освещали дорогу толстыми факелами, пропитанными смолой или другими горючими веществами. Эта ситуация сохранялась довольно долгое время. Даже в 1850-е годы, когда для уличного освещения использовались газовые фонари, ночью было так же мрачно: такое освещение давало света меньше, чем современная лампочка на 2,5 Вт. К тому же самих фонарей было очень немного — соседние лампы разделяли не меньше 30 метров тьмы. Кроме освещения улиц, некоторые фонари в Лондоне выполняли и другую функцию: они служили своеобразными указателями, чтобы не заблудиться. Таким ненадежным образом практически половина города была освещена вплоть до 1930-х годов. Использование газовых ламп в помещениях негативно влияло на здоровье: работники в конторах с таким освещением жаловались на головную боль и тошноту.
Несмотря на все эти недостатки, молодой Майкл Фарадей в 19 лет, выходя из дома профессора Татума, не мог не остановиться, с удивлением глядя на только что установленные на Дорсетт-стрит газовые фонари. Благодаря им ходить по освещенным улицам стало немного безопаснее. Ho для полной победы над тьмой требовалось больше света. Фарадей ходил на занятия к профессору Татуму, потому что не мог позволить себе учебу в университете, но стремился узнать столько, сколько было возможно. Хотя Майкл этого и не мог еще знать, он учился для того, чтобы однажды на темных улицах засиял свет.
Тьма, царившая в Лондоне, сгустилась еще сильнее в 1815 году, когда начал извергаться вулкан Тамбора на далеком острове Сумбава. Это было крупнейшее извержение за последние 10 тысяч лет, эквивалентное взрыву 60 тысяч атомных бомб, таких как хиросимская. Около 150 миллионов тонн частиц пепла поднялись в небо и с помощью ветра несколько раз облетели Землю, окутав всю планету. Небо над далекими от вулкана Лондоном и Парижем померкло, температура в мире понизилась на несколько градусов, так что Темза замерзла. Все это напоминало Апокалипсис и повлияло на развитие романтизма. Байрон (1788–1824) в 1816 году написал стихотворение Darkness («Тьма», приводится в переводе И.С. Тургенева):
Я видел сон… не все в нем было сном. Погасло солнце светлое — и звезды Скиталися без цели, без лучей В пространстве вечном; льдистая земля Носилась слепо в воздухе безлунном. Час утра наставал и проходил, Ho дня не приводил он за собою…Кстати, дочь Байрона, Ада Лавлейс (1815–1852), интересовалась идеями Майкла Фарадея.
Темное лето 1816 года вдохновило и писателей: например, Мэри Шелли (1797–1851) создала литературный образ монстра Франкенштейна. Художники, включая Уильяма Тернера (1775–1851), писали на своих полотнах закаты в сумеречных тонах, однако сейчас нам известно, что эти картины представляют реальное лондонское небо того периода. Естественно, недостаток света стал причиной не только темноты, но и холода, особенно если учесть, что в ту эпоху климат был холоднее, чем сейчас. Камины были не слишком эффективны для отопления больших помещений, и Томас Джефферсон рассказывал, что однажды был вынужден прекратить писать, так как чернила в его чернильнице замерзли. Рассказывая о морозных зимах на большей части территории Северной Америки в не таком уж далеком 1866 году, мемуарист Джордж Темплтон записал в своем дневнике, что, несмотря на две печки и камины, температура в его доме в Бостоне не превышала трех градусов.
Из огромного количества вулканического материала, выброшенного Тамборой, из лавы, пепла и пемзы сформировались острова. Мельчайшие частицы поднялись выше 15 километров, некоторые попали даже в стратосферу, откуда начали свое медленное и неуклонное движение к самым отдаленным регионам планеты. По воле восточных ветров, господствующих на высоте, пепел Тамборы несколько раз облетел Землю. Насыщенность атмосферы вулканическими осадками была такой, что их обнаружили в снегах Гренландии и на заснеженном плоскогорье Антарктиды.
Невероятный факт
Всего за несколько месяцев частицы пепла достигли Англии и Испании, из-за чего померкло небо. Для людей, не подозревавших о существовании Тамборы, этот факт казался невероятным: мало кто мог предположить, что извержение далекого вулкана заставит померкнуть Солнце во всем мире. Например, в Испании понижение температуры, связанное с таким затенением, сильно повлияло на сельское хозяйство. Многие культуры не смогли вызреть, урожай был скудным и поздним.
Тогда еще никто не думал об электричестве, никто и не предполагал, что оно может иметь практическое значение. Луиджи Гальвани (1737–1798), используя простые батарейки, доказал, что электричество заставляет напрягаться мускулы мертвой крысы, из чего сделал вывод: оно является источником жизни. Его племянник Джованни Альдини (1762–1834) устроил целый спектакль: он «оживлял» отрубленные головы только что казненных преступников. Электричество использовалось для лечения запоров и неподобающей эрекции у мальчиков, но никто не мог и предположить, что его можно использовать для того, чтобы осветить и согреть мир.
У молодого Фарадея чтение Гальвани вызывало особый интерес, особенно часть, касающаяся оживления мертвых, так как недавно у Майкла умер отец. Фарадей, как и Шелли в своем романе о Франкенштейне, написанном, когда тьма далекого вулкана закрыла небо, размышлял: правда ли, что Гальвани изобрел способ возродить жизнь? Правда ли, что он открыл искру жизни?
Гемфри Дэви, будущий наставник Фарадея, в начале XIX века описал дуговой разряд между двумя угольными стержнями. Ho только в 1846 году человек по имени Фредерик Хэйл Холмс (прим. 1811–1870) запатентовал дуговую лампу. О биографии Холмса известно немного, но считается, что он отправился в Англию, чтобы разделить свое открытие с Фарадеем, сразу же осознавшим важность этой технологии для улучшения света маяков.
Технологию впервые применили 8 декабря 1858 года для маяка Саут-Форленд близ Дувра. Позже этот же принцип был использован и на других маяках, но он оставался дорогостоящим и сложным. Для эксплуатации требовался постоянный технический контроль, были нужны электромагнитный двигатель и паровая машина. К сожалению, свет маяка был слишком сильным, а установка не подходила для бытового использования: требовалась еще нить накаливания, которая могла гореть в течение продолжительного времени.
ПЕРВЫЕ ГОДЫ МАЛЬЧИКА БЕЗ БУДУЩЕГО
В сентябре 1791 года в Ньюингтон-Баттсе, к югу от Лондона, родился Майкл Фарадей. Его родители, Джеймс и Маргарет Фарадеи, принадлежали к бедному классу. Джеймс был кузнецом, а Маргарет — дочерью фермера. Джеймс с детства работал в поле, но сельскохозяйственные угодья вокруг большого города в связи с промышленной революцией, начавшейся в 1733 году, постоянно сокращались. Первыми жертвами революции стали работники текстильной промышленности: паровые машины отнимали у них рабочие места. В связи с расширением текстильной отрасли производители хлопка стали поставлять больше сырья. В конце XVIII века Эли Уитни (1765–1825) изобрел хлопкоочистительную машину, работавшую в 200 раз быстрее человека. Люди, занятые в поле и на других этапах обработки, подвергались жестокой эксплуатации или были уволены хозяевами, предпочитавшими новейшие машины, которые позволяли быстрее разбогатеть.