Дэвид Боданис - Электрическая Вселенная. Невероятная, но подлинная история электричества
С. 82 …искры, порождаемые статическим электричеством…
Именно статическое электричество и создало энергию атомных бомб, взорванных над Японией.
В большинстве своем атомы, находящиеся внутри ядра, содержат носители электрических зарядов, которым не удается оттолкнуться друг от друга, поскольку этому мешает так называемое сильное ядерное взаимодействие — нечто вроде клея, удерживающего их рядом друг с другом. Однако ядерная сила лишь примерно в сто раз превышает электрическую. Когда число протонов в ядре становится близким к ста, клей этот оказывается непрочным. Примерно таковы атомы урана и плутония, отчего их и довольно легко расколоть.
В бомбе, которая в 1945 году взорвалась над Хиросимой, произошло резкое высвобождение зарядов ядра урана, продержавшихся вместе миллиарды лет. На какой-то очень краткий миг не осталось ничего способного сдержать силу электростатического отталкивания протонов, и в результате они. разлетаясь, снесли с лица земли целый город.
Часть II. Волны
С. 96 …невидимая сила, которая распространяется от движущегося магнита…
Окончательные детали стали ясны уже в современную эпоху, однако представление об окутывающей все и вся незримой силе существовало и ранее. Уильям Гильберт. придворный врач королевы Елизаветы I, писал, что причина, по которой протертый тряпицей янтарь начинает притягивать к себе перья, состоит в удаляемом из янтаря «гуморе», отчего янтарь облекается витающими вокруг него «эманациями». Слова эти выглядят странновато, однако замените их терминами «заряд» и «поле», и получится, что Гильберт говорит следующее: при протирании янтаря из него удаляются заряды, что приводит к изменению окружающего его поля, — и вот это предположение покажется вам уже довольно проницательным. О том. как изменились в дальнейшем взгляды Фарадея на образование поля, смотрите относящуюся к главе 4 часть руководства по дальнейшему чтению.
С. 98 …его увлекательные теории… вежливо отмахнулись от идей Фарадея…
Впрочем, и вежливости им доставало далеко не всегда. Журнал «Атеней» писал, что Фарадею следует вернуться назад и освоить школьную математику, а уж потом пускаться вплавь по глубоким морям современной физики; несусветно высокомерный королевский астроном сэр Джордж Биделл Эйри заметил однажды: «Я затрудняюсь представить себе человека, которому известно [если он принимает современную теорию электричества} что-либо более смутное и переменчивое, чем силовые линии».
Эйри вообще имел привычку одергивать каждого, кто по социальному положению стоял ниже его. В исторических трудах он удостоился не только упоминания как человек, который отмахнулся от работы Фарадея, но и еще как отмахнувшийся от открытия Нептуна, и опять-таки потому, что ученый, который представил ему данные по предсказаниям орбиты Нептуна, был человеком низкого происхождения, и Эйри толком проверить его результаты попросту не потрудился.
С. 111 …пронизывать… уходя от нее в стороны…
Если прибегнуть к языку инженеров-электриков, разные слои кабеля и соленая вода образуют череду «емкостей» — то есть имеется две отдельных проводящих поверхности, каждая из которых пытается оттянуть на себя часть тока и заряда. Именно это и приводило к искажению сигнала, поскольку в тех случаях, когда в металлическую оболочку кабеля уходит слишком большая часть тока нагрузки, сигнал, проходящий по его медной сердцевине, становится очень слабым.
С. 122 ..лишь очень легкий нажим со стороны батарей…
По завершении проекта Томсон посылал через Атлантику телеграфные сообщения, используя всего лишь наперсток с капелькой серной кислоты. Он опускал в кислоту две пластины из разных металлов, и кислота вступала в реакцию с одним из них, создавая запас электронов (точно так же. как слюна Вольта вступала в реакцию с монетами, которые он прижимал к своему языку), а затем Томсон подсоединял пластины к гигантскому подводному кабелю. Они были совсем маленькими, однако электроны имели размер куда меньший, а в разъедаемом кислотой металле быстро накапливались миллиарды дополнительных электронов. И этот скудный «запас» заряженных частиц создавал поле, достаточно мощное для того, чтобы пересечь океан и привести в движение электроны, находившиеся в расположенном за тысячу миль принимающем телеграфном аппарате.
С. 123 …кроется в ожидании силовое поле…
Концепция «поля» фундаментальна, а вот термин «напряжение*', описывающий силу, с которой подгоняется электрический ток, к повседневной нашей жизни очень близок. Мы уже говорили об этом в примечании, посвященном синьору Вольта, однако давайте рассмотрим их связь поподробнее, взглянем еще раз на то. что происходит, когда в сухой день, после долгой прогулки. во время которой вы по неразумию слишком часто шаркали ногами, подносите палец к находящемуся под током рельсу. Воздух, отделяющий ваш палец от металла, обычно служит изолятором, поскольку свободных электронов, способных переносить ток, в нем мало. Если вы держите палец сантиметрах в десяти от металла, электрического удара вам не получить, однако, поднеся его поближе, вы проделаете работу, проистекающую из всех тех усилий, которые вы приложите, придвигая палец к поблескивающей металлической угрозе. Теперь окружающее ваш палец поле будет более интенсивным, ибо оно окажется сконцентрированным в узком зазоре между вами и близким металлом.
Предположим, что в этот миг вам удается стряхнуть с вашего пальца часть заряда и оставить его висеть в названном зазоре, в доле сантиметра от рельса.
Поскольку поле здесь сильно, оно отбросит заряд обратно на палец. «Напряжение» как раз и служит мерой этой отбрасывающей силы, различия в том. что может произойти.
Если провод находится там, где поле не изменяется, он на удивление безопасен. Именно поэтому птица и может спокойно сидеть на высоковольтной линии передачи. Когда ее лапки касаются провода в точках, находящихся под одинаковым напряжением, никакой разницы в силах, с которыми соответствующие силовые поля способны вталкивать в ее тело электроны, не существует. Но если птица протянет одну лапку и коснется ею уходящей в землю алюминиевой опоры, результатом будет coq flambe[5].
С. 124 …они дрейфуют max медленно, чуть ли не со скоростью пешехода…
Вообще говоря, электроны перемещаются быстро, но. поскольку они при этом соударяются и отскакивают во все стороны, продвигаться по прямой им почти не удается. Только если провод будет обрезан и электроны смогут каким-то образом выскочить из него, мы увидим, какой скоростью они обладают, ибо многие из них будут двигаться достаточно быстро для того, чтобы пронизать атмосферу и улететь в открытый космос. Попав в провод, затаившееся в вашей настенной розетке силовое поле именно то и делает, что обеспечивает высокоскоростное движение сталкивающихся электронов в одном направлении.
С. 127 Каждый раз, потрясая вашим заряженным пальцем…
Электромагнитные волны мы создаем и излучаем постоянно. Расчешите в сухой день волосы, и вы извлечете из них небольшое количество электронов. Они скопятся на расческе, и, если вы затем станцуете грациозное анданте, потратив пять секунд на то. чтобы сместить расческу вправо, и еще пять — чтобы вернуть ее в начальную точку, вы создадите волну, передний фронт которой будет опережать задний на десять секунд. Она полетит, покрывая каждую секунду 299 000 километров, и за десять секунд, в течение которых вы помахивали расческой, распространится в космосе на расстояние в 2 990 000 км.
Впрочем, в вашем доме можно найти и другие излучатели. Если вы в сухой опять-таки день помоете вашу собаку, а затем с силой протрете ее полотенцем, на ее хвосте, скорее всего, скопится статический заряд. И когда она радостно завертит этим хвостом, совершая им полный круг примерно за полсекунды, то создаст электромагнитную волну, растянувшуюся на 149 500 км (половина 299 000 км). Меньше чем за две секунды эта волна достигнет Луны, немного меньше, чем за час, — Сатурна, а еще через несколько часов луч этого «собачьего маяка» покинет пределы Солнечной системы и полетит по Вселенной дальше.
С. 128 …просто помахивая электрическим зарядом…
Если для создания этих волн достаточно встряхнуть любую заряженную частицу, почему же их не создает движение электронов в вашем компьютере? Ответ таков: создает, но не очень мощное и с постоянно меняющимися частотами — именно по этой причине стюардессы авиалиний следят за тем, чтобы в особо сложные момента полета, то есть при взлете и посадке, никто на борту ноутбуками не пользовался. Волновые поля, порождаемые ноутбуками и другим оборудованием — и в особенности поля работающих в таком оборудовании процессоров, — могут, распространяясь по самолету и отражаясь от его крыльев, воздействовать на приборы, показаниями которых руководствуется пилот.
