Джон О'Нил - Гений, бьющий через край. Жизнь Николы Теслы
Тесла предполагал, что когда он попробует получить те странные эффекты, что наблюдал при работе со своими токами крайне высоких частот, в закрытых стеклянных сосудах, результаты будут совершенно отличны от тех, что получили Крукс и Гесслер, который тоже работал в этой области. И он не ошибся.
Тесла создал четыре совершенно новых вида осветительных приборов, работающих на принципе электрического возбуждения молекул газа:
1) лампы с твердым нагревательным элементом;
2) лампы, наполненные люминофорами;
3) лампы с разреженными газами;
4) лампы, в которых газы светятся при обычном давлении.
Как и Крукс, Тесла пропускал высокочастотные токи через газы под разным давлением — от самого низкого до нормального атмосферного — и получал такой свет, который своей яркостью превосходил все ранее достигнутые результаты. В своих лампах он заменял воздух другими газами, в том числе и парами ртути, и отмечал полученный при этом цвет и другие особенности.
Отмечая разнообразие цветов, которыми светились различные газы и даже воздух под разным давлением, Тесла заподозрил, что не вся энергия излучается в виде видимого света, но какая-то ее часть дает черный свет. Проверяя эту гипотезу, он заполнял лампы сульфидом цинка и другими люминофорами. В этих экспериментах (проводившихся в 1889 году) Тесла положил основание современному люминесцентному освещению, которое считают изобретением самых последних лет. Именно он придумал использовать теряемый ультрафиолетовый, или невидимый черный, свет превращением его в видимый свет посредством люминофоров. Когда через шесть лет Рентген открыл излучение, названное им Х-лучами, он на своем лабораторном столе применял похожие лампы, но из простого стекла, и люминофор. Тесла придумал и неоновую лампу и даже изгибал ее в виде букв и геометрических фигур, как в современной неоновой рекламе. И хотя Крукс и Томсон еще до него и одновременно с ним проводили лабораторные эксперименты, но ни тот, ни другой так и не создали никаких ламп и ничего, что можно было бы применить на практике.
В начале 1890 года Тесла обнаружил, что высокочастотные токи настолько отличаются своими свойствами оттоков обычной индукционной или искровой катушки, что лампы светятся от них так же, а то и лучше, соединяясь с питающим высоковольтным трансформатором лишь одним проводом, а цепь возврата проходит прямо через пространство.
Работая с лампами с проводящим проводом в центре и с лампами, заполненными воздухом с частичным вакуумом, Тесла обнаружил, что газ лучше проводит высокочастотный ток, чем провод. Это наблюдение позволило ему сделать много впечатляющих экспериментов, нарушавших, казалось, фундаментальные законы электричества. Лампы и другие аппараты он закорачивал тяжелыми металлическими стержнями, которые при обычных режимах работы совершенно обесточили бы их. Но при подключении к высокочастотным токам они работали так, словно никакого короткого замыкания и не было.
Вот один из его поразительных опытов. Длинная стеклянная трубка с частично откачанным из нее воздухом помещалась внутри еще более длинной медной трубки, один из концов которой был закрыт. В середине медной трубки была сделана прорезь, позволявшая видеть внутреннюю трубку. Когда медная трубка включалась в высокочастотную цепь, воздух в стеклянной трубке начинал ярко светиться, но никаких признаков того, что по медной трубке течет ток, не было. Электричество шло не по полностью металлической трубке, а переносилось индукцией в разреженный воздух в стеклянной трубке и в результате той же индукции выходило с другого ее конца.
Газ, насколько мы теперь видим [говорил Тесла], служит проводником, способным переносить электрические импульсы любой частоты, какую мы можем генерировать. При достаточно высокой частоте можно создать необычную систему распределения, которая, вероятно, заинтересует газовые компании. Газ, текущий по металлическим трубам — где металл будет изолятором, а газ проводником, — мог бы питать фосфоресцирующие лампы или какие-то другие еще не придуманные устройства.
В 1914 году, говоря в печати об этой замечательной проводимости газов, в том числе и воздуха, при низком давлении, Тесла предложил всемирную систему освещения, в которой вся Земля с окружающей ее атмосферой рассматривалась как единая лампа.
У поверхности Земли воздух испытывает самое большое давление из-за массы более высоких слоев атмосферы. Когда мы поднимаемся от земли, все больше воздуха оказывается под нами и все меньше над нами, поэтому чем выше подъем, тем ниже давление.
Как объяснял Тесла, на больших высотах атмосферные газы находятся в том же состоянии, что и в трубках с частичным вакуумом, которые он изготавливал в своей лаборатории, поэтому они должны быть превосходным проводником высокочастотных токов. Естественным примером этому служит полярное сияние, возникающее в природе по тому же закону, о котором говорил Тесла, но об этом еще не было известно, когда он выдвинул свою идею.
Прохождение в верхних слоях атмосферы определенного вида электрического заряда достаточной мощности должно вызывать свечение воздуха. Вся Земля превратится в исполинскую лампу, и все ночное небо будет светиться. Не будет никакой необходимости в уличном освещении, указывал Тесла, разве только во время грозы или большой облачности. Морские путешествия станут менее опасными и более приятными, поскольку небо над океаном будет повсюду освещено, и день превратится в ночь.
Тесла не сообщал в печати, как именно он намеревается проводить высокочастотные токи по верхним слоям атмосферы, но когда он обрисовал свой проект, то заявил, что в нем нет никаких трудностей, которых нельзя было бы разрешить на практике, а это значит, что он уже выработал определенные способы для осуществления своего замысла.
Он утверждал, что на высоте около 10,5 км воздух имеет высокую проводимость, но может эффективно использоваться и на меньших высотах. Точность предсказания Теслы в отношении проводимости верхних слоев атмосферы подтверждается сегодня наличием проблемы, связанной с работой авиадвигателей на высотах, не превышающих даже 7600 м. Затрудняется подача токов высокого напряжения к свечам зажигания, воспламеняющим газ в цилиндрах, поскольку значительная часть электричества уходит в окружающую атмосферу. На более низких высотах воздух является прекрасным изолятором, особенно для постоянного тока и для низкочастотных токов, но, как обнаружил Тесла, на больших высотах, где господствует низкое давление, он становится прекрасным проводником высокочастотных токов. Идущие к свечам провода окружаются коронным разрядом, что свидетельствует об утечке тока, снижающей эффективность, а то и вовсе прекращающей работу устройств, где используются токи высокой частоты или высокого напряжения, например радиоаппаратуры. (Так как Тесла выяснил, что металлические провода и стержни, служащие превосходными проводниками для постоянных и низкочастотных токов, могут становиться столь же превосходными изоляторами для высокочастотных токов, ясно, что простое предложение о подаче тока в верхние слои атмосферы по металлическому кабелю, спущенному с аэростата, совершенно неприемлемо).
К своему предложению превратить Землю в гигантскую лампу Тесла вновь вернулся в двадцатые годы двадцатого века. А пока у него не было средств на проведение экспериментальной работы, и, поскольку он никогда не разглашал деталей до проверки их на практике, он не стал раскрывать способов осуществления задуманного. Однако он надеялся, что вскоре у него будет достаточно денег, чтобы проверить свой план.
Автор засыпал Теслу вопросами на сей счет, но Тесла был непреклонен в своей решимости хранить молчание.
— Если я отвечу еще на три ваших вопроса, вы будете знать об этом столько же, сколько я сам, — сказал он.
— Тем не менее, доктор Тесла, — ответил я, — я собираюсь описать в своей статье единственную схему, которая представляется мне осуществимой при известных физических законах, и вы можете либо подтвердить, либо отвергнуть ее. Ваши лампы с бомбардировкой молекул дают сильные ультрафиолетовые и Х-лучи и способны послать мощную струю этих лучей, которые ионизируют воздух на больших расстояниях. Ионизируя атмосферу при прохождении через нее, они превратят ее в хороший проводник всех видов электричества достаточно больших напряжений. Если с высокой горы направить струю таких лучей в небо, она создаст в атмосфере проводящий канал на любую заданную высоту, и вы сможете посылать свои высокочастотные токи в верхние слои атмосферы, не отрываясь от земли.
— Если вы опубликуете это, — сказал Тесла, — то это будет ваша схема, а не моя. Статья все-таки вышла с моими рассуждениями, но ни подтверждения, ни опровержения со стороны изобретателя так и не последовало, и прибавить к этому больше нечего. Возможно, у Теслы было более простое и более практичное решение. (Уже закончив написание этой книги, автор узнал, что Тесла планировал установить ряд мощных ультрафиолетовых ламп на специальной платформе на вершине своей Уорденклифской башни (см. стр. 188)).
