Солнечное вещество (сборник)
Шрифт:
И все же такие часы существуют. Семьдесят пять лет тому назад их изобрел и построил немецкий физик Вильгельм Феддерсен. Он изобрел их специально для того, чтобы измерить, сколько времени живет электрическая искра. Он и не подозревал, что, создавая эти часы, он начинает историю радио.
Часы Феддерсена
Часы, построенные Феддерсеном, дожили и до нашего времени. Они хранятся в музее, в немецком городе Мюнхене.
На обыкновенные наши часы они ничуть не похожи. Ни часовой, ни минутной, ни даже секундной стрелки у них нет. О каких стрелках может идти речь, когда нужно мерить миллионные доли секунды? Где найти стрелку, которая успевала бы сделать в секунду миллион заметных глазу шажков? А шажки эти должны быть заметны – ведь к этому и сводилась задача Феддерсена.
И вот Феддерсен после долгих раздумий сообразил, какая стрелка нужна его часам. Он смастерил ее не из бронзы, не из стали, а из материала, которого до него не употреблял ни один часовщик.
Возьмем маленькое карманное зеркальце и вынесем его на улицу, на солнечный свет. Лучи солнца отразятся от зеркальца, – отскочат от него блестящим ярким «зайчиком».
Начнем поворачивать зеркальце. Как быстро забе́гает «зайчик», как затанцует он и запрыгает, отражаясь от зеркальца, которое дрожит у меня в руке! Только что он был совсем близко, но вот зеркальце чуть-чуть повернулось, и «зайчик» уже перебежал на другую сторону улицы и прыгает по стенам, по карнизам, по балконам домов.
Быстро движется «зайчик» – во сто, в тысячу раз быстрее секундной стрелки часов. А нельзя ли как-нибудь заставить его кружиться не в сто, а в миллион раз быстрее?
Можно. Стоит только сильнее завертеть зеркальце. Лучше вертеть не руками, а машиной, – ведь машина проворнее человеческих рук, и к тому же точнее: какую скорость закажешь ей, с такой она и будет работать.
В машине, устроенной Феддерсеном, тяжелая многопудовая гиря, опускаясь, тянулазасобой канат. Канат поворачивал вал, на который было насажено зубчатое колесо. Это колесо, вращаясь, цеплялось зубцами за другое зубчатое колесо, другое – за третье, а третье – за насечку большого стального винта. Постепенно переходя от колеса к колесу, движение все усиливалось, все убыстрялось: первое колесо поворачивалось не очень быстро – делало всего только несколько оборотов в секунду, второе вращалось быстрее, третье еще быстрее. А быстроходнее всех был стальной винт: каждую секунду он успевал совершить целых сто оборотов вокруг своей оси.
Для того, чтобы весь этот прибор, набирая скорость, не дрожал и не трясся, Феддерсен решил укрепить его на прочной подставке. В капитальную стену комнаты он вделал две чугунные балки, а к ним привинтил массивную чугунную коробку, открытую спереди и с боков. Вращающийся винт своего прибора он пропустил сквозь дно и крышку коробки.
Оставалось теперь приделать к винту зеркало, от которого отскакивали бы «зайчики». Феддерсен купил два вогнутых стекла для очков – обыкновенных очков, какие носят близорукие люди. Эти стёкла Феддерсен посеребрил – каждое с одной только стороны. Получились два блестящих вогнутых зеркальца. Феддерсен укрепил их на своем винте так, чтобы одно смотрело в одну сторону, другое – в другую. Когда гиря падала и винт приходил в движение, оба зеркальца, прикрепленные к винту, равномерно и быстро кружились вместе с ним.Механизм новоизобретенных часов был готов. Но это еще не всё. Ведь для часов нужен не только часовой механизм, заставляющий вращаться стрелку, нужен еще и циферблат, чтобы измерять пройденный стрелкой путь.
Если стрелка сделана из света, из чего же должен быть сделан циферблат?
Долго думал Феддерсен, долго искал он подходящий для этого дела материал. Наконец нашел: фотопластинка, чувствительная к свету фотопластинка, будет циферблатом необыкновенных часов. На этом циферблате электрическая искра сама, своими собственными лучами отметит начало и конец своей короткой жизни. Лучи искры упадут на вращающееся зеркало, стремительный «зайчик» скользнет по фотографической пластинке и оставит на ней свой след. Чем дольше будет гореть искра, тем длиннее окажется след «зайчика». А по длине следа, зная скорость «зайчика», уже нетрудно будет сосчитать, сколько времени бежал он по пластинке, – сколько времени горела электрическая искра.Прибор Феддерсена был закончен. Стальной винт был установлен в чугунной раме, вращающееся зеркало работало исправно, фотографическая пластинка лежала наготове. Наготове была и лейденская банка – источник электрических искр. Банка эта состоит из трех стаканчиков, вставленных друг в друга: наружный – металлический, средний – стеклянный, а внутренний – опять металлический. Феддерсен зарядил банку: наружный металлический стаканчик положительным электричеством, а внутренний металлический – отрицательным. Затем проводами он соединил банку с двумя металлическими шариками, поставленными друг против друга. Эти шарики называются разрядником. Внутренний стаканчик банки Феддерсен соединил с одним шариком разрядника, наружный – с другим. Теперь оставалось только нажать на кнопку, замыкающую и размыкающую электрическую цепь, чтобы заряд электричества устремился из банки по проводам. Положительный заряд побежит навстречу отрицательному, и между шариками
История искорки
Феддерсен приступил к опытам со своими необыкновенными часами. Он отпустил гирю, приводившую в движение зубчатые колеса и винт. Сейчас же винт и зеркальце начали поворачиваться так быстро, что у Феддерсена замелькало в глазах. С тонким свистом вращалось насаженное на винт маховое колесо. Прислушиваясь к этому свисту, Феддерсен убедился в том, что прибор его действует исправно: звук был все время одной и той же высоты, – значит, ось вращается равномерно, не замедляя и не убыстряя своего движения.
Тогда Феддерсен погасил свет и приоткрыл кассету, в которой была приготовлена фотографическая пластинка, а затем нажал кнопку, замыкавшую электрическую цепь. И сейчас же в темноте между шариками разрядника проскочила искра: это электрический заряд устремился из одного металлического стаканчика лейденской банки в другой. Во мгновение ока пробежал он по проводам и яркой электрической искрой пробил себе дорогу от одного шарика к другому.
Часы Феддерсена
Этот чертеж взят из немецкого журнала, в котором была напечатана статья феддерсена. Л – это лейденская банка, Г – гиря, ЗК – зубчатые колеса, 3 – зеркало, П – фотографическая пластинка, Р – разрядник, К – кнопка. под зеркалом укреплено на оси винта маховое колесо, а под ним – два длинных и тонких латунных крылышка. Когда винт вращается, крылышки задевают за проволочки, расположенные слева и справа от винта. В это мгновение замыкается цепь, соединяющая внутреннюю сторону лейденской банки с наружной, вспыхивает искра, и лучи света, отражаясь от зеркала, падают на фотографическую пластинку.Искра горела всего только миг, но в течение этого неуловимого мига быстрый отблеск от зеркальца успел упасть на фотографическую пластинку. Он пробежал по пластинке со скоростью артиллерийского снаряда и вычертил на ней свой путь.
Тут же на месте, не отходя от прибора, Феддерсен проявил пластинку и отпечатал фотографический снимок. На снимке была явственно видна узкая полоска – след, оставленный «зайчиком».
Феддерсен измерил длину полоски – полтора сантиметра. Скорость «зайчика» была ему известна – 60 000 сантиметров в секунду. Сколько же времени бежал «зайчик» по пластинке? Длину полоски – 1,5 нужно разделить на скорость движения «зайчика» – 60 000. Получается 0,000025. Итак, значит, двадцать пять миллионных долей секунды – вот сколько времени бежал «зайчик» по пластинке и столько же времени жила электрическая искра.
Часы Феддерсена с честью выполнили возложенное на них дело. Продолжительность искры была измерена. Задача, которую поставил себе Феддерсен, была решена. Но, вглядевшись в свой снимок повнимательнее, Феддерсен убедился, что часы его совершили еще одно открытие. Они не только измерили длину жизни искры, – но еще и узнали, чем наполнена эта короткая жизнь, составили подробную биографию искры.
След, вычерченный «зайчиком» на снимке, оказался не сплошным, а прерывистым. Он состоял из нескольких светлых пятен, отделенных друг от друга темными промежутками.Значит, электрическая искра, проскочившая между шариками разрядника, вовсе не горела равномерным блеском. В течение всей своей жизни, продолжавшейся всего только 25 миллионных долей секунды, она вспыхивала и угасала несколько раз. Короткие вспышки шли одна за другой так быстро, что человеческий глаз не мог уследить за ними, – несколько вспышек казались глазу одной. И только чудесные часы Феддерсена сумели расчленить мгновение, разложить искру на несколько отдельных вспышек.
Феддерсен сосчитал число вспышек на своем снимке. Их оказалось восемь, и каждая последующая была чуть-чуть слабее предыдущей. Восемь вспышек за двадцать пять миллионных долей секунды! Значит, искра состояла из отдельных искр, загоравшихся и угасавших через каждые три миллионные доли секунды.
Так по записи, сделанной «зайчиком», Феддерсен прочитал историю электрической искры, – историю, которая от начала до конца продолжалась всего только одно мгновение.Опыты продолжаются
Не один раз повторил Феддерсен свой опыт. Он брал то одну лейденскую банку, то целую батарею из десяти, пятнадцати и даже двадцати лейденских банок. То сдвигал шарики почти вплотную, то раздвигал их на целый сантиметр или на полтора. Менял он и самые шарики, – брал то железные, то медные, то свинцовые, то золотые. В одних опытах оба шарика были из одного и того же металла, в других – из разных. Провода, которые шли от лейденских банок к шарикам разрядника, Феддерсен брал то короткие и толстые, то длинные и тонкие. И каждый раз он фотографировал отблеск искры во вращающемся зеркальце.