«Любящий камень»
Такое поэтическое название дали китайцы естественному магниту. «Любящий камень» (тшу-ши), – говорят китайцы, – притягивает к себе железо, как нежная мать привлекает к себе своих детей». Замечательно, что у французов, – народа, живущего на противоположном конце Старого Света, – мы опять встречаем то же название для магнита: французское слово «aimant» означает и «магнит» и «любящий».
Сила этой «любви» у естественных магнитов весьма незначительна, и потому очень наивно звучит греческое название магнита – «Геркулесов камень». Если обитатели древней Эллады так поражались столь умеренной силой притяжения естественного магнита, то что сказали бы они, увидев на современном железоделательном заводе магниты, поднимающие огромные глыбы в 400 пудов весом! Правда, это не естественные магниты, а «электромагниты», т. е. железные стержни, намагниченные электрическим током, проходящим по окружающей обмотке. Но здесь действует та же сила природы – магнетизм, которая проявляется и в естественном магните.
Рис. 74. Электромагнитный подъемный кран, переносящий железные плитки.
Рис. 75. Железная глыба весом в 400 пудов, удерживаемая электромагнитом.
Могучие электромагниты оказывают при подъеме и перемещении железных масс неоценимые услуги на сталелитейных и т. п. заводах. Массивные железные глыбы или огромные части машин в сотни пудов весом с удобством переносятся этими магнитными подъемными кранами без помощи цепей. Точно так же переносят они, без всяких ящиков и упаковки, листовое железо, проволоки, гвозди, железные обломки и т. п. материалы, для переноски которых иным способом понадобилось бы немало хлопот.
Еще удобнее было бы переносить при помощи магнитов раскаленные железные болванки или плиты, – не правда ли, читатель? Но, к сожалению, это невозможно по той простой причине, что раскаленное железо не намагничивается. Магнит, нагретый до красного каления, навсегда утрачивает свои магнитные свойства. Если вам не жаль 10-тикопеечного магнита, бросьте его в печь, на горячие уголья. Через несколько минут вы вынете из печи уже не магнит, а простое железо.
Наподобие Магометова гроба
Любопытный случай наблюдался однажды при работе с электромагнитным подъемным краном. Один из рабочих заметил, что электромагнит притянул к себе тяжелый железный шар с короткой цепью, которая мешала шару вплотную приблизиться к магниту. Получилась необычайная картина: цепь, торчащая отвесно вверх! Сила магнита оказалась так велика, что цепь сохраняла свое вертикальное положение, даже когда на ней повис рабочий! Оказавшийся поблизости фотограф поспешил запечатлеть на пластинке столь интересный момент, и мы приводим здесь эту фотографию человека, висящего в воздухе, наподобие легендарного Магометова гроба.
Рис 76. Железная цепь, торчащая вверх.
Кстати, о Магометовом гробе. Правоверные мусульмане убеждены, что гроб с останками великого пророка покоится в воздухе, вися в усыпальнице между полом и потолком без всякой опоры.
Возможно ли это?
Многие воображают, что это вполне возможно, если допустить, что гроб Магомета железный и что в потолке скрыт сильнейший магнит, который и уравновешивает силу тяжести. Но такое объяснение несостоятельно; если бы подобное равновесие даже и было достигнуто на один момент, то малейшего толчка, малейшего дуновения воздуха было бы достаточно, чтобы его нарушить, – и тогда гроб либо упал бы на пол, либо притянулся бы к потолку. Удержать его неподвижно при подобных условиях практически так же невозможно, как невозможно поставить конус на его вершину, хотя теоретически последнее вполне допустимо.
Но если подобное равновесие недостижимо для неподвижного тела, то оно вполне мыслимо для тела движущегося. На этой мысли основан замечательный проект электромагнитной железной дороги безтрения, предложенный недавно известным русским физиком, профессором Б. П. Вейнбергом. Если даже этот проект не будет никогда осуществлен, он все же настолько поучителен и остроумен, что познакомиться с ним полезно всякому, интересующемуся физикой.
Движение без трения
В железной дороге, которую предлагает устроить проф. Б. П. Вейнберг, вагоны будут совершенно невесомы; их вес уничтожается электромагнитным притяжением. Вы не удивитесь поэтому, если узнаете, что, согласно проекту, вагоны не катятся по рельсам, не плавают по воде, даже не скользят в воздухе – они летят без всякой опоры, не прикасаясь ни к чему, вися на невидимых нитях могучих магнитных сил. Они не испытывают ни малейшего трения и, следовательно, будучи раз приведены в движение, сохраняют по инерции свою колоссальную скорость, не нуждаясь в работе локомотива.
Осуществляется все это следующим образом. Вагоны должны двигаться внутри широкой трубы, из которой выкачан воздух, чтобы стенки вагонов не терлись об него. Трение о дно уничтожается тем, что вагоны двигаются, не касаясь стенок трубы, поддерживаемые в пустоте силою электромагнитов. С этою целью вдоль всего пути над трубою расставлены, на определенных расстояниях друг от друга, очень сильные электромагниты. Они притягивают к себе железные вагоны, движущиеся внутри трубы, и мешают им падать. Сила магнитов рассчитана так, что железный вагон, проносящийся в трубе, все время остается между ее «потолком» и «полом», не прикасаясь ни к тому, ни к другому. Электромагнит подтягивает проносящийся под ним вагон вверх, но вагон не успевает удариться в потолок, ибо его влечет вниз сила тяжести; едва он готов коснуться пола, его подхватывает притяжение следующего электромагнита… Так, все время подхватываемый электромагнитами, вагон мчится по волнистой линии, без трения, без толчков, в пустоте, как планета в мировом пространстве (рис. 77).
Рис. 77. Экипаж, движущийся без трения. – Проект профессора Б. П. Вейнберга. (Пунктиром обозначен путь вагона.)
Что же представляют собой сами вагоны? Это – сигарообразные цилиндры, высотой немногим больше человеческого роста, длиной около двух саженей. Конечно, вагон герметически закрыт – ведь он движется в безвоздушном пространстве, – и, подобно подводным лодкам, снабжен аппаратами для автоматической очистки воздуха. Способ отправления вагонов в путь также совершенно отличен от всего, что применялось до сих пор: его можно сравнить разве только с пушечным выстрелом. И действительно, вагоны эти буквально «выстреливаются», как ядра, – только «пушка» здесь электромагнитная. Устройство станции отправления основано на свойстве спирально закрученной, в форме катушки, проволоки («соленоида») при прохождении тока втягивать в себя железный стержень: втягивание происходит с такой стремительностью, что стержень, при достаточной длине обмотки и силе тока, может приобрести огромную скорость. В новой магнитной дороге эта-то сила и будет выбрасывать вагоны. Так как внутри туннеля трения нет, то скорость вагонов не ослабляется – они мчатся по инерции, пока их не задержит соленоид станции назначения.
Скорость движения вагонов теоретически может быть как угодно велика – тысяча или хоть десять тысяч верст в час. Изобретатель остановился пока на сравнительно скромной цифре около 720 верст. Но и такая скорость перенесет нас из Петрограда в Москву в 45 минут, а в 10–11 часов промчит поперек всего Старого Света, от Финляндии до Великого океана.
Проект профессора Б. П. Вейнберга, как мы его описали, представлен в его наиболее совершенном виде. Но он может быть осуществлен и в упрощенном виде, не утрачивая при этом существенных выгод. Мы можем, например, поступиться требованием абсолютной пустоты и заставить вагоны двигаться в воздушной среде. Это значительно удешевит путь, не слишком уменьшив проектированную скорость передвижения. Мы можем, далее, усилив электромагниты, заставить вагоны катиться по потолку трубы, причем трение уменьшится до крайности; можем также, наоборот, ослабив магниты, заставить облегченные вагоны мчаться по дну трубы с самым ничтожным трением. Конечно, мы не получим тогда полностью всех выгод проекта, но значительную часть их мы все же получим.
Сражение марсиан с землянами
Естествоиспытатель древнего Рима, Плиний, передает распространенный в его время рассказ о магнитной скале где-то в Индии, у берега моря, которая с необычайной силой притягивала к себе всякие железные предметы. Горе моряку, дерзнувшему приблизиться к этой скале на своем корабле. Она вытянет из судна все гвозди, винты, железные скрепы – и корабль распадется на отдельные доски…
Конечно, это не более как легенда. Мы знаем теперь, что магнитные горы, т. е. горы, богатые магнитным железняком, действительно существуют – например, гора Благодать у нас на Урале, – но сила притяжения их чрезвычайно мала, почти ничтожна. А таких гор или скал, о каких писал Плиний, на земном шаре никогда не существовало.
Научный романист Курт Лассвиц воспользовался, однако, идеей этой легенды, чтобы придумать грозное военное оружие, к которому прибегают в его романе «На двух планетах» пришельцы с Марса в борьбе с земными армиями. Располагая таким магнитным (вернее, электромагнитным) оружием, марсиане даже не вступают в борьбу с земными жителями, а обезоруживают их еще до начала сражения.
Вот как описывает романист этот эпизод сражения между марсианами и землянами:
«С оглушительным криком «ура» блестящие ряды всадников неудержимо ринулись вперед. Это было потрясающее мгновение! Леденящий ужас охватил всех, кто был случайным зрителем этого происшествия. И казалось, будто самоотверженная решимость войска понудила, наконец, могущественного неприятеля (т. е. марсиан) к уступке, так как между его воздушными кораблями возникло какое-то новое движение. Они поднялись на воздух, словно собираясь уступить дорогу. Одновременно с этим, однако, сверху опустилась какая-то темная, широко раскинувшаяся масса, теперь только появившаяся над полем. Подобно широко развивающемуся покрывалу, масса эта, со всех сторон окруженная воздушными кораблями, быстро развернулась над полем. Вот, наконец, первый ряд всадников попал в район ее действия – и тотчас же вслед за этим странная машина распростерлась над всем полком. Действие, произведенное ею, было так неожиданно и так чудовищно, что, двинувшаяся навстречу полку, толпа принцев и генералов остановилась, как вкопанная. С поля донесся пронзительный вопль ужаса. Ни один конь не удержался на ногах, лошади и всадники каким-то чудовищным спутанным клубком валялись на земле, а воздух был наполнен густою тучею копий, сабель и карабинов, с громом и треском летевшей вверх к притягивающей их машине, к которой они и пристали. Машина скользнула немного в сторону и сбросила свою железную жатву на землю. Еще два раза возвращалась машина и сло