Фрэнсис Ролт-Уилер - Как мальчик Хюг сам построил радиостанцию
Раздался такой крик, который наверное был слышен по всей долине. Банка упала и разбилась, а Хюг прыгал по шалашу, держась за свой локоть и стараясь в то же время растереть плечо.
— Ух! — воскликнул он, — как будто мул меня лягнул.
— У тебя что-нибудь повреждено? — с тревогой спросила учительница.
— Нет, но я как будто ошеломлен. — Он усмехнулся — правда в банке черти.
Но тут же решительно прибавил:
— Я сделаю сейчас же другую.
Это было не трудно, банок от варенья было много, потому что мать Хюга, как и все женщины в горах, варила каждую осень варенье из дикого винограда.
Что же до жести, стержня и пробки, так они были готовы, и их можно было приспособить к новой банке.
На этот раз Хюг не хотел принять на себя тол-чек, тем более, что учительница придумала, как еще увеличить заряд. По ее предложению, мальчик обернул вокруг наружной жестяной оболочки кусок проволоки, конец которой был свободен; этот конец не должен был быть близко от медной шишечки. Потом он зарядил внутреннюю жестяную банку отрицательно, приложив медную шишечку к отрицательному полюсу машины. Наружную оболочку он зарядил положительно, коснувшись концом проволоки положительного полюса машины.
Чтобы избежать толчка, Хюг сделал щипцы из двух сухих деревянных палочек, и внутри приклеил к ним кусочки стекла. Этими щипцами он взял проволоку, соединенную с наружной оболочкой, и близко поднес ее к медной шишечке. Искра почти в дюйм длины выскочила с треском и прорезала расстояние между концом проволоки и медной шишечкой.
— Ух! Вот это настоящая!
Глаза Хюга от восторга блестели так, что тоже были похожи на искры.
— Большая искра! Я не думала, что ты сможешь добыть такую большую, — согласилась учительница. — Вот видишь, Хюг, тебе удалось перелить электричество в банку, как патоку в кувшин.
Но это неправильное представление; правда, электричество как бы налилось из машины, но оно не осталось в банке в виде жидкой массы, как патока. Электричество скорее сила, чем вещь. И эта сила дала электрический толчок или ток от внутренней жестяной оболочки к внешней. Этот ток каким-то образом задерживается находящимся между оболочками стеклом. Я не умею хорошо объяснить тебе, многое мне самой неясно, но я постараюсь дать тебе хоть некоторое представление. Помнишь. Хюг, твои первые опыты с янтарным мундштуком и стеклянным стержнем, когда ты нашел, что предметы, заряженные одноименно отталкивают друг друга?
— Да, конечно.
— То же самое случилось в лейденской банке, только это не так легко заметить, как с пробковым шариком. Посмотрим, что тут произошло. Прежде всего, ты зарядил отрицательно внутреннюю оболочку, — там стало больше электричества, чем было раньше. Откуда же оно взялось? От отрицательного полюса машины, так что в противоположном положительном полюсе остался недостаток.
Затем ты соединил наружную оболочку с положительным полюсом машины. Притягательная сила машины, у которой было взято некоторое количество электричества при первом заряде, была так велика, что она забрала из наружной оболочки все электричество, какое могла, чтобы восстановить нарушенное равновесие. Тут ты унес банку. В каком она была состоянии? Во внутренней жестяной оболочке было много электричества, в наружной его не было. Поэтому между двумя оболочками возник сильный ток, но стекло его не пропускало. В самом стекле тоже был ток, потому что раз одинаковые электричества отталкиваются, отрицательное электричество в стекле перешло на его наружную сторону, чтобы уйти подальше от сильно заряженной отрицательно внутренней оболочки.
После этого ты поднес проволоку к медной шишечке. Тогда перезаряженная и недозаряженная оболочки почти соединились через проволоку; таким образом получился путь, по которому лишнее электричество внутренней оболочки стало переходить в наружную. Мало того, электричество так торопилось попасть в наружную оболочку, что не дождалось, пока металлы на самом деле соприкоснулись, а прыгнуло через оставшееся маленькое пространство, и появилась искра. Понял?
Хюг кивнул, но не совсем уверенно.
Учительница, видя, что ему еще не все ясно, повторила свое объяснение несколько раз, стараясь выражаться как можно проще и понятнее, пока он, наконец, понял. Объяснение было очень просто и доступно для Хюга при всей бедности его познаний, но оно не было вполне правильным. На самом же деле, когда выпрыгнула искра, в лейденской банке случилось то, чего учительница не могла объяснить Хюгу, даже, если бы была старше и образованнее. Истинные причины электрических явлений открыты только очень недавно, и их не легко объяснить в простых выражениях. Самое трудное в этих объяснениях это то, что все время речь идет о чрезвычайно малых величинах. Вот пример: возьмем простую соль. Крупинку соли можно разделить на более мелкие части, пока они не достигнут 1/100000 дюйма в диаметре. Это мельчайшая частица, которую можно видеть в хороший микроскоп. Такая мелкая частица все же остается крупинкой соли. Но можно итти еще дальше. Если эту мельчайшую частицу растворить в воде, это все еще будет соль в растворе, но даже в самый лучший микроскоп нельзя увидеть ее частиц. Все же должен быть предел, когда частица имеет самую малую величину, оставаясь все-таки солью. Такая бесконечно малая частица называется молекулой соли.
Сама соль, известная в химии, как хлористый натр, есть соединение двух других веществ: мягкого металла натрия и зеленого ядовитого газа хлора. Оба эти вещества называются элементами, так как они не могут быть разложены. Наименьшая частица элемента называется атомом. Атом, конечно, меньше молекулы, так как молекула содержит несколько атомов. Таким образом, атомы натрия и хлора меньше молекулы соли. В одной капле морской воды несколько биллионов таких атомов. Исследование идет еще глубже. Атом состоит из электрических частиц—«электронов», «заряженных положительно и отрицательно» (заряженные положительно иногда называются протонами). Положительные электроны больше отрицательных почти в две тысячи раз; в каждом элементе количество и соотношение положительных и отрицательных электронов различно. Эта разница в соотношении положительных и отрицательных электронов служит причиной разницы веществ. Легкий газ — водород и тяжелый металл ураний оба состоят из электронов, но в различном количестве и соотношении их в каждом атоме, а также с различной структурой. Атом водорода имеет всего два электрона, один положительный, другой отрицательный; а в атоме урания 480 электронов— 240 положительных и 240 отрицательных. Насколько удалось узнать (наука о строении атома еще очень молода), атом подобен солнечной системе, с солнцем и вращающимися по орбитам вокруг него отрицательными электронами-планетами.
Солнце (в большинстве элементов, если не во всех) заряжено положительно. Вокруг него вращается достаточное для сохранения равновесия количество отрицательных электронов, так что обыкновенно атом находится в нейтральном состоянии. Все же существует разница в устойчивости структуры атома. Некоторые атомы устойчивы или неизменяемы, другие неустойчивы и легко разрушаются.
Атом гелия (легкий газ, употребляемый для наполнения дирижаблей) особенно устойчив и противостоит сильным толчкам и давлениям. Атом урания настолько неустойчив, что распадается сам по себе, переходя в другой металл, ионий, а затем еще в один металл называемый радием. В конце-концов, после «жизни» неопределенной продолжительности, он может превратиться в свинец. Такое самопроизвольное распадение атомов элемента известно под именем «радиоактивности».
Большая часть атомов устойчива при обыкновенных обстоятельствах и неустойчива под влиянием сильных напряжений, подобных тем, какие производит электрический заряд. Если атом, особенно тяжелый или малоподвижный получит сильный толчок, некоторые планетные электроны могут отлететь от него, так как толчок нарушает внутреннее притяжение атома. Если атом потеряет часть отрицательных электронов, положительные оказываются сильнее, и тогда говорят, что атом заряжен положительно. Если отлетевшие отрицательные электроны перейдут в какой-нибудь другой атом, в этом последнем окажется отрицательных электронов больше нормального количества, и он будет заряжен отрицательно. Как Хюг узнал впоследствии, эта неустойчивость строения атомов сделала возможным широковещание. Многие интересные достижения в области беспроволочной передачи сделаны исключительно благодаря знанию свойств тех или других электронов. Во всех атомах есть некоторое количество свободных электронов. Если продолжать пользоваться сравнением атома с солнечной системой, свободные электроны будут соответствовать метеорам. Степень устойчивости атомов того или другого элемента, а также характер их структур определяет количество свободных электронов, а также и легкость и быстроту, с которой эти свободные электроны могут передвигаться от одного атома к другому.
