Чтение онлайн

Усовершенствованный вибратор Герца был готов. Оставалось усовершенствовать и резонатор, – так Герц называл свой улавливатель электромагнитных волн, свой проволочный круг с перерывом для искры.

В первых опытах Герца резонатор откликался на электромагнитные волны только в близком соседстве от искры. Герц хотел усилить чуткость резонатора, заставить его отзываться на искру, скачущую между шарами, даже тогда, когда он стоит далеко от шаров.

Прежде всего он уменьшил размеры резонатора. Новый проволочный круг был теперь всего только семи сантиметров в диаметре – он свободно умещался на ладони. Сделан он был из тонкой медной проволоки. Перед тем как пустить проволоку в дело, Герц насадил на один ее конец крохотный отполированный латунный шарик, а другой конец заострил. Потом согнул проволоку в круг. На этот раз он оставил между ее концами лишь крохотный перерыв – каких-нибудь несколько сотых долей миллиметра. Простым глазом такую щелочку и не заметишь, а потому Герц запасся увеличительным стеклом.

Когда все было готово, он включил индукционную катушку, соединенную с вибратором. В трехмиллиметровом промежутке между гладко отполированными латунными шарами загорелись трещащие искры. Невидимые электромагнитные колебания наполнили пространство.

Глядя сквозь увеличительное стекло на перерыв в резонаторе, Герц заметил крохотные ответные искорки. Этими бледными тонкими искорками резонатор подтверждал, что его коснулись электромагнитные колебания – невидимые электромагнитные волны, «лучи электрической силы», которые посылал в пространство вибратор.

Множество опытов проделал Герц с лучами электрической силы. Счастливый случай помог ему совершить важное открытие. В лаборатории, в которой он работал, была большая железная печка. Однажды во время опытов Герц случайно поставил свой резонатор неподалеку от нее. И что же? Оказалось, что чем ближе к печке, тем увереннее и отчетливее отзывается резонатор на электромагнитные волны. Значит, близость железной печки чем-то помогает резонатору, чем-то облегчает его работу. Чем же? Герц сразу угадал чем: видно, печка отражает «лучи электрической силы», и на резонатор теперь падают не только те электромагнитные волны, которые пришли прямой дорогой от вибратора, но также и те, которые отразились от железной печки.

Волны действуют теперь соединенными силами, и потому искра в резонаторе стала вспыхивать ярче.

Оценив ту услугу, которую оказала электромагнитным волнам металлическая печка, Герц задумался над тем, нельзя ли сделать помощь металла еще более действительной.

Тут ему сразу припомнился прожектор. Прожектор – это обыкновенное зеркало, но только не плоское, а параболическое, кривое. Когда в фокусе этого зеркала зажигается лампочка, зеркало собирает все лучи, расходящиеся от лампочки, в один пучок и посылает их в одну и ту же сторону. Собранные вместе, лучи сияют гораздо ярче, чем порознь.

Нельзя ли устроить такой же прожектор, такой же собиратель лучей, но только не для световых лучей, испускаемых лампочкой, а для лучей электрической силы? Нельзя ли этим прожектором собрать в один пучок и направить в одну сторону электрические лучи, которые вибратор разбрасывает по всем направлениям?

Герц немедленно принялся за работу. Он раздобыл большой цинковый лист, высотою и шириною в два метра. Этот лист он согнул так, чтобы получилась точно рассчитанная кривая поверхность, которую математики называют «параболическим цилиндром».

Это и было вогнутое зеркало, но уже не для лучей света, а для лучей электрической силы. В фокусе этого зеркала Герц расположил свой вибратор. Затем он включил индукционную катушку.

Снова посыпались искры, и вибратор стал испускать электромагнитные волны. Но теперь они уже не растекались куда попало. Цинковый лист собирал их и посылал в одну сторону концентрированным и сильным пучком.

Действие прожектора сказалось сразу. На два, на три метра отодвинул Герц свой резонатор – искры загораются. На четыре, на пять – всё еще загораются. И только на расстоянии шести метров искорки исчезли.

Тогда Герц изготовил второй цинковый прожектор такой же величины и такой же формы, как первый. Выйдя из первого прожектора параллельным пучком, лучи падали на второй. Все лучи концентрировались в одной точке – в фокусе второго прожектора: в этой точке Герц и установил свой резонатор.

Дальность приема сразу увеличилась. С пяти метров она дошла до шестнадцати! Электромагнитным волнам в комнате уже становилось тесно.

Генрих Герц продолжал изучать электромагнитные волны.

Он уже знал, какое расстояние способны пройти электрические лучи, испускаемые его вибратором. Но этого было ему мало. Ему хотелось знать, какие препятствия смогут они преодолеть на своем пути, через какие вещества они пройдут свободно, а какие окажутся для них непроницаемой преградой.

На пути электрических лучей, выходящих из цинкового прожектора, Герц ставил то одно вещество, то другое, то третье. Он испытывал и металлы, и дерево, и уголь, и кирпичи, и воду. Из его опытов выяснилась важная закономерность: всякое вещество, пропускающее электрический ток, не пропускает лучей электрической силы; и наоборот, всякое вещество, не пропускающее электрического тока, прозрачно для электрических лучей.

Металлы легко пропускают электрический ток, а для лучей электрической силы они абсолютно непроницаемы. Дерево, стекло, асфальт, кирпичи не пропускают электрического тока, но зато свободно пропускают лучи электрической силы.

С напряженным вниманием физики всего мира следили за работой Генриха Герца. Они читали и перечитывали каждую статью, подписанную его именем; они жадно ловили каждое известие из его лаборатории.

Наиболее дальновидные ученые уже понимали, к каким важным для человечества открытиям ведут опыты Герца.

В 1892 году английский физик Вильям Крукс в одной из своих статей написал:

«Лучи света не проходят сквозь стены. Они не проходят и сквозь туман, – жителям Лондона это отлично известно. Но электрические лучи Герца легко пройдут и сквозь туман и сквозь стены, – и туман и стены для них проницаемы. Нельзя ли с помощью лучей Герца устроить телеграф без проводов и без телеграфных столбов? Ведь физики умеют посылать в пространство электромагнитные волны, они умеют и улавливать их. Значит, можно было бы попробовать посылать с помощью электромагнитных волн телеграммы, – настоящие телеграммы, передаваемые по азбуке Морзе. Это не пустая фантазия. Как раз над этим сейчас работают ученые в разных странах Европы. И, вероятно, в ближайшие годы им удастся изобрести настоящий беспроволочный телеграф».

Слова Крукса оказались пророческими: уже через несколько лет настоящий беспроволочный телеграф, посылающий на огромное расстояние настоящие телеграммы, был сконструирован. Люди научились обходиться без кабелей, без телеграфных столбов, проводов. Сигналы, известия, телеграммы теперь уже переносил с материка на материк не электрический ток, бегущий по проводу, а электромагнитная волна, не нуждающаяся ни в каких проводах.

Но Генриху Герцу, который открыл электромагнитные волны, не суждено было дожить до этого дня. Ему не дано было увидеть, как электромагнитные волны стали самой надежной связью между каждым судном, ушедшим в море, и берегом; между экспедицией, затерявшейся в горах, и городом, из которого она вышла; между отдаленнейшими уголками земли.

В 1894 году Генрих Герц неожиданно умер.

Он умер, не закончив своей великой работы. За него ее закончили другие.

В городе Кронштадте, в морской крепости Балтийского флота, есть школа. Называется она Электроминной школой имени Александра Степановича Попова. Это – электротехническое учебное заведение. В нем обучают краснофлотцев, которые готовятся стать инженерами-электротехниками нашего Балтийского флота, специалистами по минному делу.

Кронштадтская Электроминная школа существует уже очень давно. Существовала она и сорок-пятьдесят лет тому назад [26] , в те годы, когда ученые делали первые попытки создать радиотелеграф. Разумеется, тогда она не носила еще имени Попова. Называлась она иначе – Кронштадтский Минный класс. До революции [27] обучались в Минном классе офицеры императорского российского Балтийского флота.

Александр Степанович Попов был профессором физики и электротехники в Кронштадтском Минном классе.

А. С. Попов

Как и все ученые того времени, Попов интересовался опытами Герца. Когда в газетах появилось известие, что Генрих Герц умер, Попов решился сам взяться за изучение электромагнитных волн, усовершенствовать опыты Герца, закончить незаконченную им работу. Начиная с 1894 года, всякую свободную минуту, остававшуюся от тяжелой преподавательской службы, он отдавал исследованию электромагнитных волн.

В скромной физической лаборатории Минного класса он мастерил незатейливые самодельные приборы и с помощью этих приборов воспроизводил опыты Герца и опыты других ученых, которые вслед за Герцем начали изучать новооткрытую область.

Весной 1895 года Попов прочитал в английском научном журнале «Electrician» одну статью, содержание которой его чрезвычайно заинтересовало.

Автор статьи, английский физик Оливер Лодж, сообщал читателям журнала о важном открытии, которое он сделал, изучая свойства металлических порошков.

Он обнаружил, что электромагнитные волны, падая на порошок, состоящий из металлических зерен, оказывают на него удивительное действие: как только электромагнитные волны прикоснутся к порошку, зернышки мгновенно слипаются друг с другом.

Увидеть, как слипаются зернышки, нельзя: слишком уж мелки промежутки между ними. О том, что зернышки слиплись, исследователю дает знать стрелка гальванометра – прибора, обнаруживающего электрический ток. Пока порошок рассыпан на зерна, электрический ток сквозь него не проходит: пройти ему мешает воздух, отделяющий одну частицу металла от другой (ведь воздух не пропускает электрического тока). Но чуть только под воздействием электромагнитных волн зернышки металла склеются друг с другом, стрелка гальванометра дернется: электрический ток свободно, без задержки, по сплошной металлической дорожке пробежит сквозь порошок.

Металлические порошки сами по себе мало занимали Попова. Вопрос о том, через какие вещества легко проходит электрический ток, а какие оказывают току сопротивление, никогда особенно не интересовал его. Но выводы, которые сделал Лодж из своих опытов, сразу заставили Попова насторожиться.

Выводы были такие: ток, пропускаемый сквозь металлические порошки, дает физикам новое средство обнаруживать электромагнитные волны. Если зернышки порошка слиплись, – значит, возле них уже побывали электромагнитные волны; если же ток не проходит по металлическому порошку, – значит, зернышки еще не слиплись и, следовательно, не было поблизости от них электромагнитных волн.

Попов понял: к открытиям покойного Герца Лодж сделал существенное дополнение. Ведь опыты Лоджа подсказывают новый способ улавливать электромагнитные волны. Не окажется ли металлический порошок более чувствительным приемником электромагнитных волн, чем резонатор Герца?

Попов немедленно приступил к опытам. Он взял маленькую стекляннную трубку и насыпал в нее железные опилки. С обоих концов трубки он воткнул по проволочке. Эти проволочки он соединил с полюсами батареи, вырабатывающей электрический ток.

Чтобы заметить появление электрического тока, Лодж смотрел на стрелку гальванометра. Попов решил заменить молчащий гальванометр громким звонком: в цепь батареи, подающей ток в трубочку с железными опилками, он включил электрический звоночек.

Попов приступил к испытанию своего нового прибора. Он включил катушку Румкорфа и привел в действие вибратор. Электромагнитные волны, испускаемые искрой, немедленно произвели ожидаемый эффект: опилки слиплись, по ним пробежал ток, электрический звоночек зазвонил.

Невидимые и неслышные электромагнитные волны возвещали о своем прибытии громким звоном.

Но скоро этот громкий звон перестал радовать Попова. Попов выключил вибратор, электромагнитные волны прекратились, а звонок звонит. Снова включил – звонит по-прежнему. Еще раз выключил – громкий звон продолжается как ни в чем не бывало. Что же это за прибор, который сигнализирует зря? Кому нужен такой пустозвон? Начал он звонить вовремя – в тот момент, когда к нему прикоснулись электромагнитные волны, – а потом и пошел звонить, не разбирая: есть ли волны, нет ли их.

Как же заставить звоночек прекращать звон, чуть только прекращаются электромагнитные волны?

Из статьи Лоджа Попов знал: все дело в опилках. Опилки слиплись, когда на них упали электромагнитные волны, и так и остались слипшимися. Электрический ток бежит по ним без перерыва, потому-то и звонит без перерыва электрический звоночек.

Из этой же статьи Лоджа Попов знал: чтобы помешать прохождению тока – стоит только разрушить металлический мостик, разъединить, рассыпать опилки.

Лодж попросту в нужный момент встряхивал порошок руками. Но Попов с этим не мог примириться. Не нанимать же специального человека, чтобы он безотлучно стоял возле прибора, улавливающего электромагнитные волны, и встряхивал трубочку с опилками! Попов полагал, что, раз прибор научился сам звонить в звоночек, можно заставить его и трубочку встряхивать самому. Попов перенес звонок поближе ктрубочке и поставил его так, чтобы молоточек, нагибаясь, ударял по колоколу, а выпрямляясь – по трубочке.

Стукнет молоточек в колокол, а потом в трубочку, потом снова в колокол, потом снова в трубочку. А чтобы он не разбил трубочку, Попов надел на нее толстое резиновое кольцо.

Теперь уже не нужно встряхивать трубочку руками, чтобы слипшиеся опилки рассыпались. Молоточек звонка, стуча по трубочке, сам встряхивает, сам разъединяет опилки. Пока электромагнитные волны продолжают падать, молоточек эту работу делает зря: электромагнитные волны каждое мгновение снова склеивают то, что молоточек разъединил. Но чуть только прекратятся волны, работа молоточка сразу достигнет цели: стукнув в последний раз по трубочке, он рассыплет опилки, и их некому будет склеить. Таким образом недостаток прибора устранен: звоночек начинает звонить, чуть только возникают электромагнитные волны, а едва они прекращаются – он умолкает.

Теперь оставалось выяснить самый главный вопрос: чувствительнее ли новый приемник, чем резонатор Герца? Много ли придали ему силы опилки и звонок? Обнаружит ли он электромагнитные волны на бо́льшем расстоянии, чем резонатор Герца?

На этот вопрос могли ответить только опыты.