Текст книги "Столетов"

Автор книги: Виктор Болховитинов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 26 страниц)

VI. ТАЙНА ЖЕЛЕЗА

Еще в середине XVIII века отец русской науки Михаил Васильевич Ломоносов, прозорливо указывая на электрические опыты как на «великую надежду к человеческому благополучию показующие», пророчески предсказал наступление времени, когда электричество станет слугой человека.

Смелые слова Ломоносова, сказанные «в далекие годы свечи и лучины, в годы трепета перед божественной силой молнии» ( А. Ферсман), не могли не сбыться. Их произнес не фантазер, а великий ученый, поднявшийся в познании тайны электричества выше всех своих современников, видевший на столетия вперед.

Этот человек, дерзкими опытами доказавший родство грозной молнии с крохотными искрами, выскакивающими из натертого стекла, знал, какие силы скрываются в электричестве. Вот что совершает дикое, неприрученное электричество. Все вокруг ослепительным светом озаряет молния. Плавит камни и железо, падая на них. Раскалывает в щепу вековые дубы. А полярные сияния, стоцветным холодным заревом встающие над северными землями! Ведь это тоже проявление сил электричества – в этом твердо был убежден Ломоносов.

Сам Ломоносов многим помог тому, чтобы приблизить время, предсказанное им, – крупнейшими вкладами обогатил русский ученый науку об электричестве.

Плечо к плечу с Ломоносовым над познанием тайн электричества трудился его друг, петербургский академик Рихман, создатель первого электроизмерительного прибора.

Во время одного из дерзких опытов по исследованию атмосферного электричества Рихман был убит молнией, вылетевшей из металлического прута, которым ученый низводил в свою лабораторию «небесный огонь».

Потрясенный гибелью друга, Ломоносов писал: «Умер господин Рихман прекрасною смертию, исполняя по своей профессии должность. Память его никогда не умолкнет». Трагическая смерть Рихмана не остановила Ломоносова. Он продолжил смелые опыты по исследованию молнии, начатые им вместе с другом.

Намного опережая свое время, Ломоносов создал первую научную теорию происхождения атмосферного электричества. Эта теория в XX веке была полностью подтверждена. Разрабатывал Ломоносов и электрическую теорию происхождения полярных сияний. Он говорил, что эти сияния есть не что иное, как электрические разряды в разреженном газе. Свою гипотезу Ломоносов подкрепил выдающимся опытом. Выкачав из стеклянного шара воздух и наэлектризовав шар, Ломоносов вызвал внутри его свечение. Шар Ломоносова был, по сути дела, прибором для изучения электрического разряда в разреженных газах; своим опытом Ломоносов проложил дорогу в ту область электрических явлений, которая потом так глубоко была изучена Столетовым.

Ломоносов первым начал создавать математическую теорию электричества. Опровергая идеалистические взгляды на электричество как на некую невесомую жидкость, он утверждал, что свет и электричество – сходные явления. Оба они есть особые формы движения материи, говорил он. Прозрение Ломоносова об общности природы электричества и света – одна из основ современной физики. Гипотеза Ломоносова получила впоследствии блестящее подтверждение в трудах Александра Григорьевича Столетова.

Много крупнейших открытий в науке об электричестве совершил младший современник Ломоносова, петербургский академик Т. Эпинус (1724–1802).

Эпинус глубоко исследовал явление электростатической индукции, заключающееся в том, что наэлектризованное тело своим влиянием заставляет электризоваться окружающие его тела.

Первая научная работа Столетова была блестящим продолжением трудов Эпинуса.

Выдающейся победой науки было открытие Эпинусом пироэлектричества. Ученый показал, что электричество может рождаться при нагревании некоторых кристаллов.

Труды Ломоносова, Эпинуса, Рихмана осветили дорогу грядущим исследователям. Русские ученые запомнили слова Ломоносова о благе, которое может принести человечеству сила электричества.

В создании электротехники, этой замечательной науки о практическом использовании электричества, первостепенную роль сыграли труды многих и многих отечественных ученых-изобретателей. Их руками были выкованы важнейшие звенья этой науки, сделавшей электричество слугой человека.

В один из хмурых ноябрьских дней 1802 года стены физического кабинета Петербургской медико-хирургической академии озарились невиданно ярким светом. Этот свет изливало ослепительно белое пламя, сверкающим мостиком перекинувшееся между концами двух угольков, от которых тянулись провода к мощной электрической батарее.

Рождение электрической дуги – первого электрического светильника и мощного источника тепла – было одновременно рождением электротехники, первым шагом к овладению электричеством для практических нужд.

Открыв электрическую дугу, академик Василий Владимирович Петров (1761–1834) предсказал возможность ее применения для освещения, для плавки металлов, для преобразования вещества. Своим открытием В. В. Петров завоевал бесспорное право именоваться отцом электротехники, пионером электрического освещения и электрометаллургии. Благодаря трудам Петрова Россия стала родиной электрического освещения и электрического нагрева, этих важнейших областей электротехники. Петров изучал и электролиз – процесс разложения вещества с помощью электричества. Он же открыл и замечательное явление – соединение азота с кислородом под действием электрической искры. Это явление современник Петрова Василий Назарович Каразин (1773–1842) предлагал использовать для получения азотистых удобрений из воздуха с помощью электричества. Идея Каразина «выкачивать» электричество из атмосферы (Каразин думал делать это с помощью воздушных шаров, оснащенных металлическими остриями) и посейчас волнует электротехников.

Крупнейшие вклады в электротехнику сделали современники Петрова, русские ученые, уроженцы западных областей России X. Гротгус (1785–1822), создавший первую теорию электролиза, и Т. Зеебек (1770–1831), открывший термоэлектричество – способность спая двух разнородных металлов рождать под действием тепла электрический ток. Московский профессор Ф. Ф. Рейсс (1778–1852) обнаруживает явление электрофореза – движение мельчайших частичек, взвешенных в жидкости, под действием идущего через нее электрического тока.

Эти открытия потом нашли широчайшее применение в технике.

Термоэлектрические приборы применяются сейчас для измерения температуры.

Они стали важнейшими частями различных автоматических устройств.

Широко использует техника и явление электрофореза.

Своими открытиями и изобретениями русские ученые положили начало и такой важной области электротехники, как электрическая связь и управление.

Первый электромагнитный телеграф был построен в России, его изобрел в 1832 году Павел Львович Шиллинг (1786–1837).

Все новых и новых энтузиастов борьбы за покорение электричества давала наша родина. Им приходилось преодолевать и косность царских чиновников и враждебность завистливых и наглых иностранцев, стремившихся принизить, замолчать и задушить русскую мысль, а зачастую присвоить и украсть открытия, сделанные нашими учеными.

Проекты русских ученых покрывались пылью в архивах министерств, изобретения русских ученых не находили применения на родине. Но эти люди, веря в свой народ, любя свою родину, продолжали творить.

После смерти Шиллинга, заставшей его в тот момент, когда он проводил телеграфную линию между Кронштадтом и Петербургом, над совершенствованием электрической телеграфии работал академик Борис Семенович Якоби (1801–1874).

Якоби изобрел в 1839 году самопишущий телеграф. В том же году ученый добился практического использования своего изобретения. Аппарат Якоби стоял на линии, связывающей Зимний дворец с Главным штабом. Морзе, как известно, построил свою линию только в 1844 году. Опережая западных электротехников, Якоби в 1850 году создал первый в мире буквопечатающий телеграфный аппарат.

Русским ученым принадлежит первенство и в создании силовой электротехники.

Летом 1838 года петербургские жители, столпившись на берегу Невы, с интересом следили за странной лодкой.

На этой лодке не было ни весел, ни гребцов, не было на ней и паровой машины. Какая-то непонятная сила вращала гребные колеса, и лодка быстро шла против сильного невского течения.

Так сто с лишним лет назад испытывалась первая в мире электрическая лодка, построенная петербургским академиком Б. С. Якоби.

Двигатель, созданный Якоби, был первым практически годным электромотором. Этот мотор питался от батарей гальванических элементов.

Своим изобретением Якоби открыл новую эпоху в электротехнике. Западные изобретатели, пытаясь построить электродвигатель, рабски копировали паровую машину. Рабочими частями их электродвигателей были металлические стержни, двигающиеся возвратно-поступательно, подобно поршню паровой машины. Качания стержней изобретатели с помощью сложных передач преобразовывали в круговое движение. Электродвигатель Якоби действовал иначе: он сразу давал круговое вращение. Этот электродвигатель стал прообразом великой армии электромоторов современности.

Электродвигатель Якоби был обратимой машиной. Он был одновременно и динамомашиной. Он мог вырабатывать ток, если бы его привели во вращение каким-нибудь двигателем.

Якоби создал и гальванопластику, эту замечательную отрасль электротехники. Пользуясь электролизом, можно покрывать металл слоем другого металла, готовить копии с оттисков, очищать металл от примесей.

Сверкающие золотом главы Исаакиевского собора и воспетая Пушкиным «адмиралтейская игла» были покрыты благородным металлом по способу Якоби.

Используя свое изобретение, Якоби изготовил и барельефы для Зимнего дворца и Эрмитажа.

Неоценимую роль сыграла гальванопластика в развитии книгопечатания. Она дала возможность готовить твердые, прочные матрицы с типографских наборов и с произведений искусных мастеров граверного резца.

Празднуя пятидесятилетие открытия гальванопластики, Русское техническое общество справедливо писало:

«В истории образованности открытие гальванопластики должно быть приравнено по своему значению к открытию книгопечатания».

Гальванопластика, о которой горячий патриот Якоби писал, что она «принадлежит исключительно России; здесь она открыта, здесь и развивалась», с каждым годом расширяла область своего применения.

Огромное значение открытия Якоби не исчерпывалось ценностью самой гальванопластики. Электролитические ванны были первыми промышленными потребителями электрического тока. Гальванопластика требовала мощных источников электроэнергии. Она стимулировала работу по конструированию динамомашин. В этом также историческая заслуга Б. С. Якоби.

Сродство электричества с веществом Якоби использовал и по-иному.

В 1860 году, воздействуя током на электролитический раствор, Якоби заставил вещество накапливать электричество, преобразовывать энергию тока в энергию химическую. После такой зарядки его прибор мог служить источником тока. Так был создан первый электрический аккумулятор.

Крупнейший вклад в науку об электричестве внес и друг Якоби, Э. X. Ленц (1804–1865). Ленц вывел один из важнейших законов электромагнетизма. Пользуясь этим законом, инженеры могут установить направление, в котором будет итти ток, возбужденный в каком-нибудь проводнике действием тока, идущего по соседнему проводнику.

В 1843 году Э. X. Ленц открыл закон эквивалентности тепловой и электрической энергии. Он дал формулу, по которой можно, зная напряжение и силу электрического тока, узнать, какое тепло выделит этот ток, проходя по проводнику. Закон Ленца и поныне является основой расчета тепловых действий электрического тока.

Многим обогатил электротехнику и А. И. Шпаковский (1823–1881), создатель регуляторов для дуговой электрической лампы. Он один из первых сделал попытку приспособить дугу Петрова для электрического освещения.

Идеи, открытия и изобретения русских электротехников передавались от поколения к поколению, как великая эстафета. Вклад русских ученых в электротехнику был столь велик, что ее можно считать поистине русской национальной наукой.

Но все же, несмотря на множество открытий и изобретений, электричество продолжало по большей части ютиться в стенах лабораторий.

Электричество может сиять, как солнце, – но на улицах и в домах попрежнему горели тусклые и чадные керосиновые лампы и фонари.

Электричество может греть, раскаливать, плавить, – но нигде и в помине не было электрических печей.

Электричество может вращать валы станков, колеса повозок, гребные винты судов, – но по улицам городов, как и встарь, трусили коняги извозчиков, а на заводах, железных дорогах и судах попрежнему безраздельно царствовала паровая машина.

Что же мешало электрическим аппаратам и машинам завоевать широкий мир, выйти на улицу, прийти на фабрики, заводы, в дома?

Распространению электричества препятствовало в известной степени то, что электрические светильники, нагревательные приборы и моторы были еще недостаточно совершенны по своей конструкции. Электротехникам, например, все еще не удавалось приспособить дугу Петрова для освещения.

Заставить дугу гореть устойчиво было делом трудным. Зазор между углями дуги по мере их сгорания увеличивался, и дуга в скором времени гасла. Чтобы дуга продолжала гореть, надо было обеспечить постоянство зазора между ее углями, сближать угли с помощью ручных регуляторов. Это, конечно, не было решением вопроса об электрическом освещении. У каждого светильника пришлось бы ставить надсмотрщика. Попытки же создать механический регулятор, автоматически управляющий дугой, успеха не приносили. Регуляторы с часовыми механизмами и электрическими моторчиками получались и очень сложными и вместе с тем недостаточно надежными: они были неспособны уследить за капризами дуги, вызываемыми неоднородностью угля, из которого делаются ее электроды. Из-за этой неоднородности разные участки электродов сгорали с разной скоростью, величина зазора изменялась неравномерно.

Бесплодными пока что оставались и попытки сконструировать лампу накаливания, получить свет, раскаляя добела током угольные стерженьки и металлические проволоки. Электротехникам никак не удавалось добиться длительного свечения своих ламп – стерженьки и проволоки быстро перегорали.

И все же, бесспорно, несовершенство аппаратов, потребляющих электроэнергию, не было главной помехой практическому применению электричества. Победа над трудностями, вызываемыми несовершенством конструкции этих аппаратов, вне всякого сомнения, была не за горами.

Главным вопросом, волновавшим тогда злектротехников, был вопрос о том, как получать обильную и дешевую электроэнергию, нужную для питания электрических аппаратов. Было бы вдоволь электроэнергии, а уж использовать ее электротехники смогли бы.

Создание генераторов электроэнергии было узловой проблемой электротехники тех лет. В первые десятилетия XIX века, когда гальванические элементы были единственным источником тока, о практическом применении электричества нечего было и помышлять.

Вырабатывать электроэнергию с помощью громоздких и сложных в обращении батарей, составленных из гальванических элементов, – генераторов маломощных, неэкономичных, недолговечных и расходующих при своей работе ценные химические материалы – было дорогим удовольствием.

Практическое использование гальванические элементы нашли только там, где можно было обойтись слабыми токами и небольшими мощностями, например в телеграфных устройствах. Для питания же электрических дуг, гальванопластических ванн и моторов гальванические элементы не годились.

Создание электротехники сильных токов стало возможным только после изобретения динамомашин – машин, способных превращать механическую энергию различных двигателей – гидравлических, ветряных и паровых – в энергию электрическую.

К началу семидесятых годов было создано уже много типов динамомашин. Перед электротехникой открылись широчайшие перспективы.

Появилась возможность сделать поистине слугами человека законсервированную в топливе энергию, мощь рек и водопадов, вездесущую силу ветра, заставив их вращать электрический генератор, преобразив их в электрический ток, который можно направить по проводам на заводы, фабрики, в дома. Однако эти заманчивые перспективы долгое время не были реализованы, так как, несмотря на усилия многих изобретателей, динамомашина и электромоторы в начале семидесятых годов XIX века были все еще далеки от совершенства.

Что же мешало электротехникам создать хорошие – экономичные, мощные и надежные – генераторы и моторы?

Раздумывая над этим вопросом, Столетов пришел к глубокому выводу: развитие силовой электротехники задерживалось из-за отсутствия подробного знания свойств железа.

Железо – это металл, обладающий удивительными свойствами. Рядом с магнитом или электрическим током железо становится магнитом.

В электрических устройствах железо ведет себя как чудесный усилитель магнитных сил, рождаемых электрическим током. Железный стержень, помещенный в проволочную катушку, по которой идет электрический ток, в тысячи раз усиливает ее магнитное действие. Проволочная катушка, до этого еле-еле отклонявшая стрелку компаса, превращается в электромагнит, способный удерживать на весу тяжелые стальные слитки.

После того как было открыто чудесное свойство железа усиливать магнитное поле, физики попробовали дать этому явлению объяснения. Они предположили, что в железе всегда есть «запасы» магнетизма, готового проявиться, как только железо окажется по соседству с магнитом или электрическим током.

Была выдвинута гипотеза, что железо и его собратья, родственные ему металлы – никель и кобальт – состоят из множества мельчайших магнитиков. Когда железо находится в обычном состоянии, то составляющие его магнитики располагаются хаотично, повернуты во все стороны, словно флюгера в безветрие. Действие магнитных полюсов отдельных магнитиков взаимно компенсируется, и поэтому магнетизм молекулярных магнитиков не проявляется снаружи. Но стоит железо поместить в магнитное поле, как все изменится. Магнитики, словно флюгера, когда подует ветер, будут стремиться повернуться вдоль магнитного поля: своими северными полюсами в одну сторону, а южными – в другую. Теперь уже действие их магнитных полюсов не будет взаимно уничтожаться. Весь кусок железа станет магнитом. Магнитное действие железа будет складываться с магнитным полем, превратившим железо в магнит, будет усиливать его.

Правда, такое объяснение намагничения железа, предложенное Вебером, было по сути дела полуобъяснением. Одна большая загадка намагничения железа разбивалась на совокупность множества загадок.

Гипотеза Вебера не давала ответа, в чем же состоит сущность намагничения маленьких магнитиков, составляющих железо.

Ключ к разрешению этой загадки давала гипотеза выдающегося французского физика Ампера (1775–1836).

Ампер высказал предположение, что молекулярный магнетизм является следствием того, что в молекулах текут круговые, вечные электрические токи.

По Амперу получалось, что, собственно говоря, магнетизм даже не существует как некое отдельное явление, что магнитное действие всегда вызывается электрическим током.

Ампер высказал очень проницательное соображение. Современная физика установила, что магнитные свойства вещества определяются движением электрически заряженных частиц, из которых состоят атомы.

Как мы знаем, в веществе в самом деле есть вечные токи, о существовании которых догадывался Ампер.

Вращающийся вокруг атомного ядра электрон, несущий в себе отрицательный заряд, – ведь это и есть вечный электрический ток.

Электрон вращается не только вокруг ядра, он вращается и вокруг своей оси, ведет себя подобно Земле, обращающейся вокруг Солнца. Вращение электрона вокруг своей оси также подобно электрическому току, также создает магнитное поле.

Магнетизм железа и других ферромагнитных металлов – никеля, кобальта – и объясняется в основном как раз вращением электронов атомов вокруг своей оси.

Гипотезы Вебера и Ампера, пытавшихся дать объяснение намагничению железа, давали только качественнее объяснение этому явлению. Для количественных расчетов эти гипотезы, в то время недостаточно разработанные, не ставшие еще законами, конечно, не годились.

Как именно происходит поворот молекулярных магнитиков под действием магнитного поля, как зависит способность железа намагничиваться от величины этого поля – оставалось неизвестным. Это было громадным пробелом в электротехнике.

Создатели динамомашин и электромоторов уже издавна пользовались железом. Этот металл – сердцевина всех электрических машин. Недаром инженеры назвали сердечниками железные части моторов, электромагнитов, динамомашин. Но, то и дело применяя железо, электротехники работали кустарно, почти вслепую.

Мало что было известно ученым о процессе намагничения железа, о том, через какие стадии проходит, намагничиваясь, железо, зависит ли, и если зависит, то как именно, способность железа «впитывать» магнетизм от силы магнитного поля, в котором оно находится, и от способности к намагничению различных сортов железа.

Обматывая сердечники своих машин проволокой, электротехники руководствовались простым соображением: чем больше намотать витков, тем сильнее будет магнитное поле, создаваемое катушкой. А о железе, помогающем усиливать это поле, они и не думали. В выгодные или невыгодные условия будет поставлено железо, в надлежащем ли режиме придется работать сердечнику – мысль об этом в те времена никого не беспокоила. Не было у электротехников и критерия, которым можно было бы руководствоваться при выборе сорта железа, формы и размеров сердечников.

Правда, электротехникам удавалось строить сносные по своим качествам машины и аппараты. Но это достигалось ценой бесконечных опытов, ценой долгого и утомительного подбора конструктивных размеров машин. Электротехника не была еще в те времена в полном смысле техникой. Она сохраняла в себе черты ремесла. Строгий математический расчет был вхож не во все ее области.

Область же электрических явлений, в которых принимает участие железо, была своеобразным медвежьим углом электротехники, заповедником, где царствовало откровенное ремесленничество.

Намагничение железа – вот проблема, которая стоит того, чтобы ею заняться. Узнать во всех подробностях, как, каким образом намагничивается железо – благодарная задача для исследователя. Узнать это – значит разрубить узел, связывающий электротехнику, мешающий ей итти вперед.

Мысль заняться исследованием процесса намагничения железа возникла у Столетова еще в Гейдельберге, незадолго перед возвращением на родину. Тогда он не успел осуществить свой замысел. Вернувшись в университет, Столетов не забыл о проблеме исследования тайн железа, которая увлекала еще Якоби и Ленца. Столетов постоянно проявлял свой интерес к ней: читал научную литературу, пристально следил за работами других ученых.

Но вести экспериментаторскую работу он был лишен возможности.

Листая страницы увесистых фолиантов – «Poggendorf's Annalen», «Philosophical Magazine», «Comptes Rendus» и других иностранных научных журналов, Столетов испытывает и разочарование и раздражение.

С каким олимпийским спокойствием, с какой напыщенной ученостью зачастую повествуется там о кропотливых исследованиях третьестепенных частностей, о никому не нужных проблемах! Какую поразительную глухоту и пренебрежение к голосу жизни, к требованиям практики проявляют многие из авторов этих солидных изданий!

Послушать этих жрецов науки, может и впрямь показаться, что все обстоит благополучно, что все важнейшие проблемы физики уже решены.

А ведь в действительности дело обстоит иначе. С решением скольких необходимейших для техники проблем надо торопиться ученым!

Процесс намагничения железа!

С каждым годом все отчетливее назревает необходимость изучения его!

Но что смогут найти по этому вопросу в научных журналах конструкторы электрических машин?

Практически ничего, убеждается, внимательно читая журналы, Столетов. Дело, начатое Якоби и Ленцом, все еще не находит достойного продолжения. Правда, нельзя сказать, чтобы исследования магнитных свойств железа совсем никого не интересовали.

Нет, такие исследования ведутся. Однако даже самые лучшие из этих исследований производят впечатление топтания вокруг да около главных, коренных вопросов проблемы намагничения железа. Никто из ученых до сих пор не дал исчерпывающего анализа этого процесса.

Почему? Кто знает? Может быть, виной тому отсутствие у ученых сознания важности, насущности такого анализа; может быть, это происходит и из-за непонимания того, что же является главным в процессе намагничения, а возможно, и просто из-за неумения экспериментировать. Но так или иначе, факт остается фактом. Анализа процесса намагничения железа нет. А время не терпит. Ждать больше нельзя.

Чем сильнее потребность в создании совершенных динамомашин и моторов, тем ощутимее становится неосведомленность электротехников в процессе намагничения.

И Столетов решает прийти на помощь электротехникам. В начале весны 1871 года ученый твердо решает заняться исследованием магнитных свойств железа.

Эту задачу Столетов решает избрать темой своей докторской диссертации.

Его увлекает научная проблема, тесно связанная с интересами практики.

«Едва ли можно сомневаться в том, – писал К. А. Тимирязев, – что русская научная мысль движется наиболее успешно и естественно не в направлении метафизического умозрения, а в направлении точного знания и его приложения в жизни. Лобачевские, Зинины, Ценковские, Бутлеровы, Пироговы, Боткины, Менделеевы, Сеченовы, Столетовы, Ковалевские, Мечниковы – вот те русские люди, повторяю, после художников слова, которые в области мысли стяжали русскому имени прочную славу и за пределами отечества».

Задумав исследовать железо, Столетов еще раз внимательно просматривает научную литературу за последние годы: может быть, он прежде что-нибудь не заметил, пропустил что-либо существенное из сделанного на Западе, может быть, тайна железа уже кем-нибудь разгадана?

Но нет, все правильно, и за последние три года не появилось ничего, что изменило бы положение дела. Попрежнему лучшими из работ, посвященных интересующей его теме, приходится признать исследования немецких ученых фон Квинтуса-Ицилиуса (1824–1885) и Вебера, исследования, в которых Столетов нашел целый ряд пробелов, слабых мест и промахов.

Взять хотя бы уже то, что оба эти физика даже не сделали попытки выяснить зависимость способности железа намагничиваться – «впитывать» в себя магнетизм – от силы намагничивающего поля.

Поместив испытуемый железный стержень в проволочную катушку и задавая различные значения силе тока, пропускаемого через катушку, Вебер и фон Квинтус-Ицилиус всякий раз определяли только напряженность магнитного поля, создаваемого катушкой, и соответствующую данному значению напряженности степень намагниченности образца.

Оба ученых и не подумали, поделив значения намагниченности образца на соответствующие значения силы магнитного поля, определить соотношение между ними, установить тем самым, как в различных стадиях процесса намагничения отзывается железо на действие магнитного поля. Иными словами, Вебер и фон Квинтус-Ицилиус даже не попытались исследовать функцию намагничения – магнитную восприимчивость, если пользоваться современной терминологией, – эту важнейшую характеристику магнитных свойств вещества.

Большим недостатком исследований Вебера и фон Квинтуса-Ицилиуса была и отрывочность их наблюдений. Каждый из ученых охватил своими исследованиями очень узкие области. Фон Квинтус-Ицилиус работал только со слабыми магнитными полями, Вебер же только с сильными. Ни один из ученых не рассмотрел процесса намагничения на всем его протяжении – от самых слабых до очень сильных полей.

Готовясь к исследованию процесса намагничения железа, Столетов внимательно анализирует и методы, которыми пользовались в своих опытах его предшественники.

Все они действовали по старинке. Исследуя магнитные свойства образцов, ученые пользовались магнитометром – прибором, похожим на компас: главной, рабочей частью магнитометра является висящая на нитке чувствительная магнитная стрелка.

Чтобы узнать, насколько намагничен образец, его приближают к магнитометру. Под магнитным действием образца стрелка поворачивается. Замерив угол, на который она повернулась, и расстояние между ею и образцом, можно вычислить степень его намагниченности.

Работать с магнитометром – дело очень хлопотное и кропотливое. Обращаться с прибором надо с большой осторожностью. Магнитная стрелка капризна – не терпит ни малейшей тряски.

Чтобы защитить ее от сотрясений почвы, магнитометры приходится ставить в подвале, водружая их там на специальные фундаменты. Но, несмотря на такие меры, прибор остается изрядной недотрогой.

Процесс измерений с помощью магнитометров тогдашних конструкций протекал медленно до утомительности.

Устанавливать образец всякий раз нужно очень точно; делая замеры, необходимо учитывать много посторонних факторов, вводить поправки на действие магнитного поля Земли, на присутствие в лаборатории железных предметов и т. д.

Обработка результатов измерений тоже утомительна и громоздка. Для вычисления каждого из значений намагниченности образца приходится исписывать цифрами и замысловатыми уравнениями страницы.

Но недостатки магнитометрического метода не исчерпываются тем, что работа с магнитометром сложна и кропотлива.

Есть у этого метода недостаток и посерьезнее.

Работая с магнитометром, трудно найти истинные данные о магнитных свойствах испытуемого материала.

В этом виновен даже не сам прибор; причина ошибок, возникающих при использовании магнитометрического метода, коренится в природе самих испытуемых образцов.

Ошибки возникают вследствие любопытной особенности намагниченных брусков и стержней.

Магниты, как известно, создают вокруг себя силовое поле, превращают окружающее их пространство в область, где проявляется действие магнитных сил.

Всякий железный предмет по соседству с магнитом тоже становится магнитом.

Но магнит действует не только на окружающие предметы. Ведь и сам он находится в зоне, где действуют порожденные им магнитные силы.

Магнит действует и на самого себя!

Это кажется парадоксальным, чем-то напоминающим басню о бароне Мюнхгаузене, поднявшем самого себя за волосы, но тем не менее это неоспоримый факт.

Направление магнитных силовых линий по отношению к породившему их магниту таково, что магнитное поле стремится как бы перемагнитить его, образовать северный магнитный полюс на том конце, где у магнита находится южный, и наоборот.

Один конец магнита действует на другой: северный полюс на южный, южный на северный.