"В мастерской природы" №5 1926 год

Когда случается нести тяжелый груз, подыматься вверх по лестнице или на гору, таскать что-нибудь в верхние этажи дома, приводить в движение тяжелый предмет, лежащий на земле, то многим, вероятно, приходила в голову мысль, что было бы лучше, если бы силы тяжести, прижимающей все тела к земле, совсем не было. Но вряд ли многие из тех, кому такая мысль приходила, подумали о том, каково было бы им жить на земном шаре, если бы не было этой благодетельной силы тяжести. Ведь благодаря силе тяжести мы не должны цепляться за поверхность земли из опасения, что при малейшем усилии оторвемся от нее и улетим в межпланетное пространство; благодаря ей на земном шаре есть воздух и вода, которые иначе в одно мгновение последовали бы туда же за нами, а затем понемногу превратились бы в пары; улетели бы туда же все твердые тела, составляющие зем­ной шар, — и он перестал бы существовать!

Едва ли не наибольшие помехи ставит, или, по крайней мере, ставила до сих пор — человеку сила тяжести по отношению к скоро­стям передвижения по его поверхности, будет ли она твердой, жидкой или газообразной. Правда, в последних двух случаях мы удачно боремся с силою тяжести или при помощи нее самой— в водо- и воздухоплавании, или при помощи силы инерции — в авиации. Речное или морское судно, аэростат (будет ли это неуправляемый „пузырь" или управляемый „цеппелин") не падают на землю потому, что, пользуясь законом Архимеда, по кото­рому тяжелая жидкость действует на погруженное тело с силою, направленною вверх и равною весу вытесненной жидкости, мы воору­жаем против силы тяжести ее самое и тем самым „клин клином вышибаем". В авиации мы быстрым движением по воздуху слегка наклоненных к горизонту крыльев толкаем этот воздух вниз и заставляем его своим сопротивлением этому движению вниз (своей силой инерции) противодействовать силе тяжести.

В обоих случаях „нет добра без худа": вода и воздух помо­гают нам бороться с силою тяжести, но зато и мстят „лобовым сопротивлением, — т. е. тою же силою инерции, но направленной вертикально вверх, а горизонтально против направления нашего движения — и „боковым" трением - силами внутреннего трения в слоях воды или воздуха, окружающих движущееся тело с боков.

Поэтому, хотя по первой части первого из трех законов дви­жения, провозглашенных еще бессмертным Ньютоном, всякое тело должно было бы сохранять без изменения раз полученную им скорость, но по второй части это происходит, пока приложенные к телу силы не заставят его изменить свое состояние". Таким образом, силы инерции и внутреннего трения препятствуют тому, чтобы пользоваться на практике этою первою частью закона Ньюто­на, и требуют при движении по воде, по воздуху и в воздухе постоянной траты энергии на поддержание скорости постоянной, — по­стоянного сжигания дров, каменного угля, нефти, керосина, бен­зина в котлах пароходов, и паровозов, в двигателях внутреннего горения теплоходов, тепловозов, цеппелинов, аэропланов, автомо­билей и т. п.

А очень было бы соблазнительно избавиться от этой непроиз­водительной траты, — и мне еще в 1909 году пришла мысль, что этого есть только один путь: двигаться в пустоте. Затруднения в смысле существования человека в этом случае не больше, чем при плавании в подводной лодке или при современных путешествиях на больших высотах в герметически закрытых кабинах цеппелинов и аэропланов: во всех случаях в окружающей среде человек погиб бы, а в том закрытом помещении, где он нахо­дится, - напр., в сигарообразном вагончике проектированного мною „безвоздушного электрического пути" (рис. 1) - его можно будет снабдить достаточным количеством кислорода для дыхания и веществ, которые поглощали бы выдыхаемую им углекислоту. Рис. 1. Вагончик и человек в трубе безвоздушного электрического пути.

Но если двигаться в пустоте, то сила тяжести будет мстить не мытьем, так катаньем: она будет прижимать наш вагончик к полу трубы, из которой выкачан воздух и в которую пущен этот вагончик с определенной скоростью, вызовет этим силы внешнего трения между полом трубы и дном вагончика или его колесами, и тем самым рано или поздно остановит вагончик. Но на рис. 1 вы видите то средство, которым я решил тогда же бороться с силою тяжести и в этом отношении: большие электро­магниты, помещенные над трубою, где движется вагончик. Конечно, стенки вагона должны быть железными, а стенки трубы — медными, алюминиевыми и т. п., но не железными, иначе электромагниты не в состоянии будут притянуть вагончик.

Опыты, которые я ставил в 1911—13 г. в физической лабора­тории Томского Технологического Института , производились с медной трубой (32 см диаметром), над которой находились электромагниты, а под ними на подставке вагончик — кусок железной трубы с колесами спереди и сзади и с „носом", которым он для остановки ударялся в кусок доски, опиравшийся о мешок с песком. Вагончик этот весил 10 килограммов и при достаточ­ной силе тока в электромагнитах легко подхватывался с пола трубы и прижимался к потолку. Вся трудность заключалась в том, чтобы, раскатив вагончик по прямолинейному придатку трубы, имевшей кольцеобразную форму, пустить в первый элек­тромагнит ток такой силы, чтобы вагончик оторвался от пола трубы при своем приближении к месту трубы, над которым на­ходился этот электромагнит, но не успел при своем движении, вдоль трубы коснуться ее потолка и побежать по нему. Но этого было мало; пробежав некоторый путь „между небом и землей" под первым электромагнитом, вагончик не только дальше снова упал бы вниз, но и снова побежал по полу. Чтобы избежать этого, надо было своевременно пустить ток во второй электромагнит вместо первого, и тогда второй электромагнит не давал вагончику опуститься, пока вагончик пробегал под ним. При слишком позднем замыкании тока во втором элек­тромагните или слишком ко­ротком времени пропускания тока через него это все-таки случалось; при слишком же раннем замыкании тока в нем или слишком долговременном пропускании тока через него вагончик начинал бежать по потолку трубы.

Скажу несколько слов о том, как вагончику, долженствовавшему двигаться в пу­стоте, придавалась скорость. рис 2. Втягивание железа соленоидом.

Это достигалось по способу, предложенному для бесшумных и бездымных электромагнитных пушек проф. Биркеландом и основанному на том, что катушка проволоки, по которой проходит ток, - иначе, соленоид -

Риг. Я. ппямлгтмнрйнмй ппиляток тпубы с соленоидами.

Несмотря на большую стоимость всех таких сооружений и, в особенности, самой медной трубы, все же благодаря отсутствию трат на мощность для поддержания скорости, на каких-либо машинистов, кондукторов и т. п. стоимость километра — от нескольких тысячных до 1—2 сотых копейки; а пропускная спо­собность двутрубного пути — 15.000 пассажиров или 10.000 тонн в сутки в одном направлении.

Однако, проще и дешевле будет, — по крайней мере, на первое время, — обойтись без пустотной трубы, а тратить немного больше энергии в электромагнитах, пуская в них несколько больший ток немного раньше и прекращая его немного позже, чем в разрабо­танном проекте безвоздушного электрического пути. Этим самым они не только будут подтягивать вагончики вверх, не давая им падать, но и подтягивать их вперед, компенсируя потери от тре­ния о воздух, которое при рационально выбранных обводах вагончика может быть значительно понижено. Точно также проще и дешевле будет, чтобы вагон все-таки катился на рельсах, но, будучи настолько „облегчен" притяжением электромагнитов, чтобы прикосновение колес было „легким, как сон" и почти не поглощало энергии. Рис. 8. Общий вид станции отправления.

На такие средства передвижения (нечто подобное почти одновременно со мною предложил американско-бельгийский инже­нер Башлэ) должно быть обращено внимание, отклоненное от них, с одной стороны, мировой войной, а, с другой стороны, поразительными успехами авиации. Но становится все более и более ясным что авиация вряд ли скоро (а, может быть, и когда-либо) станет дешевле массовых перевозок пассажиров и мало­ценных грузов по суше и по воде и поэтому вряд ли скоро их вытеснит; поэтому необходимо направить усилие на удешевле­ние и ускорение способов передвижения по воде и по суше. Одним из направлений этих усилий и является описанный выше способ борьбы с злейшим врагом скорости — силой тяжести.