«Фрагменты науки: серия отдельных эссе, обращений и обзоров»

Замедление ледника его ложем упоминалось как доказательство его бессилия как эрозионного агента; но это самое замедление в некоторой мере является выражением величины эрозионной энергии. Либо ложе должно уступить, либо лед должен скользить сам по себе. Мы действительно получаем некоторое представление о дробящем давлении, которое движущийся ледник оказывает на свое ложе, из того факта, что сопротивление и усилие по его преодолению таковы, что заставляют верхние слои ледника двигаться целиком поверх нижних — лишь часть общего движения обусловлена продвижением всей массы ледника вниз по своей долине.

Внезапный изгиб в долине Роны у Мартиньи также рассматривался как убедительное доказательство против теории эрозии. «Почему, — спрашивали, — ледник Роны не пошел прямо вперед, вместо того чтобы делать этот неловкий изгиб?» Но если долина — это трещина, почему трещина сделала этот изгиб? Трещина, я утверждаю, имела по крайней мере столько же оснований продлевать себя по прямой линии, сколько ледник. Заявление сэра Джона Гершеля по поводу другого дела вполне применимо здесь: «Трещина, однажды возникшая, имеет тенденцию бежать — по той простой причине, что на ее мгновенном пределе, в точке, до которой она только что дошла, дивеллентная сила на молекулы, там расположенные, противодействуется только половиной когезионной силы, которая действовала, когда трещины не было, а именно когезией нетрещиноватой части» («Труды Королевского общества», т. XII, стр. 678). Чтобы объяснить, таким образом, изгиб, сторонник теории разломов должен предположить существование какой-то случайности, которая повернула трещину под прямым углом к самой себе; и он, несомненно, позволит стороннику теории эрозии сделать аналогичное предположение.

Влияние мелких случайностей на направление рек прекрасно иллюстрируется ледниковыми потоками, которые заставляют прорезать либо прямые, либо извилистые каналы причинами, по-видимому, самого тривиального характера. В своей интересной статье «Об озерах Швейцарии» М. Студер также ссылается на изгиб Рейна у Сарганса в доказательство того, что река должна там следовать по уже существующей трещине. Я совершил специальную экспедицию в это место в 1864 году; и хотя было ясно, что у М. Студера были веские основания для выбора этого места, я не смог прийти к его выводу относительно необходимости трещины.

Опять же, в интересном томе, недавно опубликованном Швейцарским альпийским клубом, М. Дезор сообщает нам, что швейцарские натуралисты, которые встречались в прошлом году в Самадене, посетили конец ледника Мортерач и там убедились, что ледник не имеет никакой тенденции внедряться в почву. Я едва ли думаю, что вопрос ледниковой эрозии, применительно как к озерам, так и к долинам, может быть решен так легко. Позвольте мне записать здесь мой опыт работы с ледником Мортерач.

В 1864 году я взял с собой в Понтрезину теодолит, и, находясь там, должен был поздравить себя с помощью моего друга г-на Херста, который в 1857 году сослужил такую хорошую службу на Мер-де-Глас и его притоках. Мы проложили три линии поперек ледника Мортерач, одна из которых пересекала ледяной поток возле известной хижины художника Джорджи, в то время как две другие были размечены, одна выше хижины, а другая ниже нее. Называя самую высокую линию A, линию, которая пересекала ледник у хижины B, а самую низкую линию C, ниже приведены средние почасовые движения трех линий, выведенные из наблюдений, которые охватывали несколько дней. На каждой линии было установлено одиннадцать кольев, которые обозначены цифрами 1, 2, 3 и т. д. в Таблицах.

Ледник Мортерач, Линия A.

№ кола.

Почасовое движение.

1

0,35 дюйма.

2

0,49 дюйма.

3

0,53 дюйма.

4

0,54 дюйма.

5

0,56 дюйма.

6

0,54 дюйма.

7

0,52 дюйма.

8

0,49 дюйма.

9

0,40 дюйма.

10

0,29 дюйма.

11

0,20 дюйма.

Как и во всех других измерениях такого рода, замедляющее влияние сторон ледника очевидно: центр движется с наибольшей скоростью.

Ледник Мортерач, Линия B.

№ кола.

Почасовое движение.

1

0,05 дюйма.

2

0,14 дюйма.

3

0,24 дюйма.

4

0,32 дюйма.

5

0,41 дюйма.

6

0,44 дюйма.

7

0,44 дюйма.

8

0,45 дюйма.

9

0,43 дюйма.

10

0,44 дюйма.

11

0,44 дюйма.

Первый кол этой линии находился совсем близко к краю ледника, и лед в этом месте был тонким, отсюда и его медленное движение. Трещины помешали нам провести линию достаточно далеко поперек, чтобы сделать замедление дальней стороны ледника полностью очевидным.

Ледник Мортерач, Линия C.

№ кола

Почасовое движение.

1

0,05 дюйма.

2

0,09 дюйма.

3

0,18 дюйма.

4

0,20 дюйма.

5

0,25 дюйма.

6

0,27 дюйма.

7

0,27 дюйма.

8

0,30 дюйма.

9

0,21 дюйма.

10

0,20 дюйма.

11

0,16 дюйма.

Сравнивая три линии вместе, можно заметить, что скорость уменьшается по мере нашего спуска по леднику. За 100 часов максимальное движение трех линий соответственно составляет следующее:

Максимальное движение за 100 часов.

Линия A

56 дюймов

Линия B

45 дюймов.

Линия C

30 дюймов.

Это поведение объясняет явление, которое должно поразить каждого наблюдателя, смотрящего на Мортерач с Пиц-Лангуарда или с новой Бернинской дороги. Срединная морена тянется вдоль ледника, начинаясь как узкая полоса, но к концу морена расширяется, пока, наконец, полностью не покрывает конечную часть ледника. Причина этого раскрывается вышеприведенными измерениями, которые доказывают, что камень на морене там, где ее пересекает линия A, приближается ко второму камню на морене там, где ее пересекает линия C, со скоростью двадцать шесть дюймов на сто часов. Морена находится в состоянии продольного сжатия. Ее материалы все больше и больше сдавливаются вместе, и они, следовательно, должны двигаться латерально и делать морену в конечной части ледника шире, чем выше.

Таким образом, движение ледника Мортерач замедляется по мере нашего спуска. Максимальная скорость движения третьей линии составляет тридцать дюймов за сто часов, или семь дюймов в сутки — это очень медленное движение; и если бы мы проложили линию ближе к концу ледника, движение было бы еще медленнее. У самого края оно почти незаметно. [Сноска: Суточная скорость движения конца ледника Алеч составляет менее двух дюймов, в то время как примерно в миле выше по течению скорость достигает восемнадцати дюймов. Растекание морены здесь весьма примечательно.] Теперь я утверждаю, что это не то место, где следует искать следы эрозионной деятельности ледника. По-видимому, распространено мнение, что именно конец ледника должен играть роль лемеха плуга; и это, безусловно, ошибочное мнение. Эрозионная сила будет проявляться наиболее сильно там, где вес и движение максимальны. Конец ледника часто покоится на материале, который был соскоблен с ложа ледника выше по течению. Поэтому я не думаю, что изучение того, что совершает или не совершает конец ледника, может решить этот вопрос.

Конец ледника способен сместить все, во что он может непосредственно упереться; и эта сила, несмотря на медленность движения, проявляется у конца ледника Мортерач. Когда мистер Херст и я осматривали конец ледника, перед ним находился холмик, поросший соснами; этот холмик был физически смещен напором льда. Несколько деревьев были повалены, и через несколько лет, если ледник продолжит свое предполагаемое наступление, холм будет окончательно срыт.

Вопрос о строении Альп, на мой взгляд, обстоит следующим образом: во-первых, у нас есть великие долины, такие как долины Рейна и Роны, которые мы могли бы условно назвать долинами первого порядка. Горы, окаймляющие эти главные долины, также прорезаны боковыми долинами, впадающими в основные, и их можно назвать долинами второго порядка. При исследовании последних обнаруживаются меньшие долины, впадающие в них, которые можно назвать долинами третьего порядка. Меньшие овраги и впадины, в свою очередь, примыкают к последним, их можно назвать долинами четвертого порядка, и так далее, пока мы не дойдем до борозд и расщелин, настолько мелких, что они вовсе не заслуживают названия долин. На дне каждой долины течет поток, уменьшающийся в размерах по мере возрастания порядка долины, который размывает землю и переносит ее материалы на более низкие уровни. Мы обнаруживаем, что более крупные долины на протяжении бесчисленных веков были заполнены ледниками огромных размеров, которые постоянно двигались, перетирая и разрывая скалы, по которым они проходили. Более того, на равнинах у подножия гор мы находим в огромных количествах тот самый материал, который образовался в результате скульптурной деятельности самих гор.

Равнины Италии и Швейцарии завалены обломками Альп. Нижние, более широкие и ровные долины также заполнены на неизвестную глубину материалами, принесенными из более высоких долин. В огромных количествах моренного материала, загромождающего многие даже из самых высоких долин, мы также находим указания на масштабы произошедшей эрозии. Более того, этот моренный материал лишь в малой части мог образоваться в результате падения скал на древний ледник; по большей части он возник в результате перетирания и выпахивания ложа самим ледником. Это объясняет величину многих древних морен, которые датируются периодом, когда почти все горы были покрыты льдом и снегом, и когда, следовательно, количество моренного материала, происходящего с обнаженных гребней, не могло быть значительным.

Теория эрозии приписывает формирование альпийских долин агентам, о которых здесь кратко упоминалось. Она не призывает ни к чему, кроме реальных причин. Их творцы все еще на месте, хотя, возможно, и с ослабленной силой; и если им предоставить достаточно времени, доказуемо, что они способны произвести эффекты, приписываемые им. А что предлагает теория разломов в сравнении с этим? Ни из какого возможного применения этой теории, в чистом и простом виде, мы не можем получить склоны и формы гор. В конечном счете, необходимо прибегнуть к эрозии, и, следовательно, признать ее силу. Теория разломов делает вывод о существовании трещин на основании нарушений в строении Альп; и это вероятный вывод. Но то, что они были достаточного масштаба, чтобы создать современный облик Альп, и что они следовали, как и альпийские долины, линиям естественного водостока местности, — это предположения, которые, как мне кажется, не оправданы ни разумом, ни наблюдениями.

В вековой интеграции малых эффектов, подразумеваемой теорией эрозии, есть величие, почти превосходящее то, что заключено в идее катастрофы. Подумайте об эпохах, которые должны были быть затрачены на выполнение этой колоссальной скульптурной работы. Вопрос, конечно, может быть поставлен глубже. Подумайте об эпохах, которые потребовались расплавленной Земле для ее консолидации. Но этим более обширным эпохам не хватает возвышенности из-за нашей неспособности охватить их. Они сбивают нас с толку, но не производят торжественного впечатления. Генезис гор в большей степени поддается осмыслению интеллектом, и величие процесса усиливается нашей частичной способностью его представить. В падении камня с вершины горы, в сходе лавины, в падении водопада мы часто видим более впечатляющие иллюстрации силы гравитации, чем в движениях звезд. Когда должен вмешаться интеллект и для построения концепции необходим расчет, расширение чувств перестает быть пропорциональным величине явлений.

-----

Здесь я запишу несколько других измерений, выполненных на леднике Розег: линия была размечена поперек ствола, образованного слиянием собственно ледника Розег с ледником Чиерва, на небольшом расстоянии ниже скалистого мыса, называемого Агалиогс.

Ледник Розег.

Номер колышка.

Почасовое движение.

1

0,01 дюйма.

2

0,05

3

0,07

4

0,10

5

0,11

6

0,13

7

0,14

8

0,18

9

0,24

10

0,23

11

0,24

Это чрезвычайно медленно движущийся ледник; максимальное движение едва достигает семи дюймов в сутки. Трещины помешали нам продолжить линию до самого конца ледника.

.

.

.

.

--------------------

.

.

X. RECENT EXPERIMENTS ON FOG-SIGNALS.

[Сноска: Лекция, прочитанная в Королевском институте 22 марта 1878 года.]

Забота о моряках — одна из первоочередных обязанностей морской державы, а одна из величайших опасностей для моряка — близость к берегу в ночное время. Отсюда возникла идея предупреждать его о такой близости с помощью сигнальных огней, размещаемых иногда на естественных возвышенностях, а иногда на башнях, построенных специально для этой цели. Рядом с Дуврским замком, например, стоит древний маяк такого типа.

По мере роста нашего флота потребовалось большее мастерство, и лампы, усиленные параболическими отражателями, направили свой свет на море. Несколько таких ламп иногда группировались вместе, чтобы усилить свет, который на небольшом расстоянии казался исходящим из одного источника. Этот «катоптрический» тип аппаратуры до сих пор в некоторой степени используется в нашей маячной службе, но уже давно он все больше вытесняется великими линзами, разработанными прославленным французом Френелем.

В первоклассном «диоптрическом» аппарате свет исходит от лампы с несколькими концентрическими фитилями, пламя которых, раздуваемое очень активной тягой, достигает большой интенсивности. В неподвижных огнях линзы преломляют лучи, исходящие от лампы, заставляя их образовывать светящийся лист, который скользит по морскому горизонту. Во вращающихся огнях линзы собирают лучи в отдельные пучки, напоминающие спицы колеса, которые проносятся по морю и поочередно попадают в глаза моряку.

Наибольшее усиление света предназначено не для ясной погоды, ибо здесь оно не требуется. И не для густого тумана, ибо здесь оно неэффективно. Но оно предназначено для промежуточных стадий туманной, снежной или дождливой погоды, в которых мощный свет может проявить себя, в то время как слабый гаснет. Обычная лампа первого порядка имеет четыре фитиля, но мистер Дуглас, способный и неутомимый инженер Тринити-хаус, недавно увеличил количество фитилей до шести, которые дают очень благородное пламя. Мистеру Уигему из Дублина мы обязаны успешным применением газа для освещения маяков. На некоторых маяках его мощность варьируется от 28 до 108 горелок, в то время как на маяке Гэлли-Хед могут использоваться три горелки самого большого размера, при этом максимальное количество форсунок составляет 324. Эти большие мощности используются только в случае тумана, так как 28-струйная горелка вполне достаточна для ясной погоды. Переход от маленькой горелки к большой и от большой к маленькой осуществляется с легкостью, быстротой и надежностью. Это использование газа является исконно ирландским, и Торговый совет проявил мудрую щедрость, предоставив мистеру Уигему все возможности для развития его изобретения.

Последним великим агентом, используемым в освещении маяков, является электричество. Именно в этом Институте, начиная с 1831 года, Фарадей доказал существование и проиллюстрировал законы тех индукционных токов, которые в наши дни получили столь поразительное развитие. В отношении этого предмета слова Фарадея звучат пророчески. «Я скорее, — писал он в 1831 году, — стремился открыть новые факты и новые отношения, зависящие от магнитоэлектрической индукции, чем возвеличивать силу уже полученных, будучи уверенным, что последние найдут свое полное развитие в будущем». Труды Холмса, Парижской компании Alliance, Уайлда и Грамма представляют собой блестящее исполнение этого предсказания.

Но что касается увеличения мощности, то самый большой шаг, сделанный до сих пор, был независимо предпринят несколько лет назад доктором Вернером Сименсом и сэром Чарльзом Уитстоном. Благодаря применению их открытия машина, наделенная бесконечно малым зарядом магнетизма, может, посредством процесса накопления по принципу сложных процентов, настолько обогатить себя магнитно, что по своей производительности затмит все старые машины. Свет, который сейчас перед вами, — это свет от небольшой машины, расположенной внизу и работающей там от крошечного парового двигателя. Это свет примерно в 1000 свечей; и этим светом, а также паровым двигателем, который его «обслуживает», наши члены обязаны щедрости доктора Уильяма Сименса, который самым великодушным образом подарил эту машину Институту. После исчерпывающих испытаний на Южном Форленде машины, работающие по принципу Сименса, но гораздо большей мощности, чем эта, были недавно выбраны старшими братьями Тринити-хаус для двух маяков на мысе Лизард.

Наши самые интенсивные огни, включая шестифитильную лампу, газовый свет Уигема и электрический свет, предназначенные для помощи моряку в тяжелую погоду, могут в некотором смысле рассматриваться как туманные сигналы. Но туман, когда он густой, не поддается свету. Солнце не может пробить его, тем более любой земной источник освещения. Отсюда необходимость использования звуковых сигналов в густом тумане. Колокола, гонги, рожки, свистки, пушки и сирены использовались для этой цели; но сейчас мы имеем дело главным образом, если не исключительно, с взрывными сигналами. Пушка с полезным эффектом использовалась на Норт-Стэк, недалеко от Холихеда, на банке Киш недалеко от Дублина, на острове Ланди и в других точках на наших побережьях. В ходе длительной, кропотливой и, осмелюсь думать, памятной серии наблюдений, проведенных под эгидой старших братьев Тринити-хаус на Южном Форленде в 1872 и 1873 годах, было доказано, что короткая 5,5-дюймовая гаубица, стреляющая 3 фунтами пороха, дает более громкий звук, чем длинная 18-фунтовая пушка, стреляющая тем же зарядом. Это была подсказка, которой должны были воспользоваться старшие братья. Эффективность звука зависела от формы пушки, и поскольку нельзя было предположить, что в гаубице мы случайно наткнулись на наилучшую возможную форму, с Военным министерством были достигнуты договоренности о создании пушки, специально рассчитанной на получение самого громкого звука, достижимого при сгорании 3 фунтов пороха. Чтобы предотвратить ненужную потерю звука в сторону суши, пушка была снабжена параболическим дулом, предназначенным для проецирования звука над морем, где он был наиболее необходим. Конструкция этой пушки была основана на тщательной серии экспериментов, проведенных в Вулидже с небольшими моделями, снабженными дулами различных видов. Чертеж пушки прилагается (стр. 309). Она была построена по принципу револьвера, ее различные каморы заряжались и быстро поочередно приводились в положение для стрельбы. Работа пушки доказала правильность принципов, на которых была основана ее конструкция.

Один побочный момент, представляющий некоторый интерес, был решен самыми ранними Вулиджскими экспериментами. Среди артиллеристов было широко распространено мнение, что бронзовая пушка производит особенно громкий звук. Я с самого начала сомневался, поможет ли это нам; и в письме от 22 апреля 1874 года я рискнул выразиться так: «Звук выстрела, воздействующий на наблюдателя вблизи, складывается из двух факторов — звука, вызванного ударом воздуха от бурно расширяющегося газа, и звука, происходящего от вибраций самой пушки, которая в некоторой степени звенит, как колокол. Последний, я полагаю, исчезнет на значительных расстояниях».

РИС. 8. Казнозарядная туманная сигнальная пушка с раструбом,

предложенная майором Мейтлендом, Королевская артиллерия, помощником суперинтенданта. [Сноска: Лафет этой пушки был изменен в конструкции после того, как был сделан этот чертеж.]

Результат последующих испытаний, как сообщил генерал Кэмпбелл, заключается в том, «что звуковые качества бронзы значительно превосходят качества чугуна на коротких дистанциях, но преимущество остается за более дешевым металлом на больших дистанциях». [Сноска: Генерал Кэмпбелл указывает истинную причину этого различия. Звон бронзовой пушки представляет собой энергию, изъятую из взрывной силы пороха. Однако потребовались бы дальнейшие эксперименты, чтобы поставить превосходство чугунной пушки на расстоянии вне всяких сомнений.]

Одновременно с этими испытаниями пушек в Вулидже, пироксилин рассматривался как вероятно эффективный производитель звука. С самого начала, действительно, теоретические соображения заставили меня настойчиво сосредоточить свое внимание на этом веществе; ибо замечательные эксперименты мистера Абеля, которыми демонстрируются его быстрота горения и бурная взрывная энергия, казалось, выделяли его как вещество, в высшей степени приспособленное для выполнения условий, необходимых для создания интенсивной звуковой волны. Каковы эти условия, мы теперь исследуем более подробно, призвав на помощь краткую, но весьма примечательную статью, опубликованную профессором Стоксом в «Философском журнале» за 1868 год.

Известно, что взрывная сила пороха зависит от внезапного превращения твердого тела в интенсивно нагретый газ. Теперь работа, которую артиллерист требует от расширяющегося газа, — это перемещение снаряда, кроме того, он должен вытеснить воздух перед снарядом, который подпирается всем давлением атмосферы. Однако это не та работа, которую мы хотим, чтобы выполнял наш порох. Мы хотим превратить его энергию не в простое механическое перемещение снаряда или воздуха, а в вибрационное движение. Мы хотим, чтобы формировались импульсы, которые распространялись бы на огромные расстояния через атмосферу, а это требует определенного выбора и управления взрывчатым материалом.

Звуковая волна по существу состоит из двух частей — сжатия и разрежения. Теперь воздух — очень подвижная жидкость, и если удар, нанесенный по нему, лишен должной быстроты, волна не создается. Рассмотрим случай обычного маятника часов, который колеблется туда и сюда и который мог бы, как ожидается, генерировать соответствующие импульсы в воздухе. Когда, например, маятник движется вправо, можно предположить, что воздух справа от него сжимается, в то время как за маятником может следовать частичный вакуум. На самом деле, ничего подобного не происходит. Частицы воздуха перед маятником отступают так быстро, а те, что позади него, смыкаются так быстро, что звуковой импульс не формируется. Более того, поскольку подвижность водорода гораздо больше, чем у воздуха, для формирования звуковых волн в водороде требуется более быстрое действие, чем в воздухе. Именно к этой быстрой способности к перестройке, к этому отказу, так сказать, позволить своим атомам сжиматься или растягиваться, профессор Стокс с удивительной проницательностью относит демпфирующую способность водорода по отношению к звуку, впервые описанную сэром Джоном Лесли.

Камертон, который совершает 256 полных колебаний в секунду, если ударить его слегка о подушечку и держать в свободном воздухе, издает едва слышную ноту. Он ведет себя в некоторой степени как маятник, о котором только что упоминалось. Эта слабость обусловлена быстрым «возвратно-поступательным потоком» воздуха между возникающими сжатиями и разрежениями, благодаря чему формирование звуковых импульсов предотвращается. Стокс, однако, научил нас, что этот поток может быть перехвачен путем размещения края карточки в непосредственной близости к одному из углов камертона. Следствием этого является немедленное усиление звука камертона.

Чем быстрее удар, нанесенный по воздуху, тем большая дробная часть энергии удара преобразуется в волновое движение. А поскольку различные виды пороха значительно различаются по быстроте горения, можно ожидать, что они также будут различаться как производители звука. Этот теоретический вывод полностью подтверждается экспериментом. В серии предварительных испытаний, проведенных в Вулидже 4 июня 1875 года, были определены звукопроизводящие способности четырех различных видов пороха. В порядке размера их зерен они носят названия соответственно: мелкозернистый (F.G.), крупнозернистый (L.G.), винтовочный крупнозернистый (R.L.G.) и порох-пеббл (P.) (см. прилагаемые рисунки). Заряд в каждом случае составлял 4,5 фунта, при этом для стрельбы соответствующими зарядами использовались четыре 24-фунтовые гаубицы.

РИС. 9.

Было одиннадцать наблюдателей, все из которых без единого возражения признали звук мелкозернистого пороха самым громким из всех. По мнению семи из одиннадцати, крупнозернистый порох был следующим; семь из одиннадцати также поставили винтовочный крупнозернистый на третье место в списке; в то время как они снова были единодушны в признании пороха-пеббл худшим производителем звука. Эти различия полностью обусловлены различиями в быстроте горения. Все, кто был свидетелем работы 80-тонной пушки, должно быть, были удивлены мягкостью ее грома. Чтобы избежать деформации, возникающей в результате быстрого горения, используемый порох состоит из кусков, гораздо больших, чем у пороха-пеббл, о котором упоминалось выше. В длинном стволе пушки эти куски твердого вещества постепенно превращаются в газ, который при выходе из дула придает воздуху своего рода толчок, вместо резкого удара, необходимого для формирования сжатия интенсивно звуковой волны.

Это некоторые из физических причин, по которым пироксилин можно рассматривать как многообещающий туманный сигнал. При его подрыве, как нас научил мистер Абель, его взрыв происходит быстрее, чем у пороха. В его случае частицы воздуха, какими бы бдительными они ни были, не смогут, как можно предположить, ускользнуть от сжатия к разрежению с быстротой, достаточной для предотвращения формирования волны. Таким образом, на априорных основаниях мы вправе сделать вывод об эффективности пироксилина, в то время как в большом количестве сравнительных экспериментов, растянувшихся с 1874 года до настоящего времени, этот вывод был подтвержден самым убедительным образом.

Что касается взрывчатого материала, а также усердной и квалифицированной помощи в его использовании, ресурсы Вулиджского арсенала были свободно предоставлены в распоряжение старших братьев. Генерал Кэмпбелл, генерал Янгхасбенд, полковник Фрейзер, полковник Мейтленд и другие офицеры принимали активное личное участие в исследовании и в большинстве случаев брали на себя труд по обработке и составлению отчетов о наблюдениях. Пушки различных форм и размеров были призваны для пороха, в то время как пироксилин подрывался в свободном воздухе и в фокусах параболических отражателей.

22 февраля 1875 года ряд небольших пушек, отлитых специально для этой цели — некоторые с простыми, некоторые с коническими, а некоторые с параболическими дулами — стреляющих 4 унциями мелкозернистого пороха, были противопоставлены 4 унциям пироксилина, подорванного как на открытом воздухе, так и в фокусе параболического отражателя. [Сноска: Для зарядов такого веса отражатель имеет умеренный размер и может использоваться без опасения разрушения.]

Звук, произведенный пироксилином, усиленный отражателем, был единогласно признан самым громким из всех. С таким же единодушием пироксилин, подорванный в свободном воздухе, был поставлен на второе место по интенсивности. Хотя везде использовался один и тот же заряд, пушки заметно отличались друг от друга, но ни одна из них не сравнилась с пироксилином, ни с отражателем, ни без него. Вторая серия, наблюдавшаяся с другого расстояния в тот же день, дословно подтвердила вышеуказанный результат.

Однако, как практический момент, необходимо учитывать сравнительную стоимость пироксилина и пороха, хотя соображения стоимости не должны слишком сильно растягиваться в случаях, связанных с безопасностью человеческой жизни. В более ранних экспериментах, где количества равной цены противопоставлялись друг другу, результаты были несколько колеблющимися. Действительно, идеальное обращение с пироксилином требовало некоторой предварительной дисциплины — быстрота, надежность и эффективность стрельбы возрастали по мере накопления опыта. Поскольку 1 фунт пироксилина стоит столько же, сколько 3 фунта пороха, эти количества сравнивались 22 февраля. Пушки, использованные для стрельбы порохом, были 12-фунтовая латунная гаубица, 24-фунтовая чугунная гаубица и длинная 18-фунтовая пушка, использованная на Южном Форленде. Результат заключался в том, что 24-фунтовая гаубица, стреляющая 3 фунтами пороха, имела небольшое преимущество перед 1 фунтом пироксилина, подорванного на открытом воздухе; в то время как 12-фунтовая гаубица и 18-фунтовая пушка были побеждены пироксилином. С другой стороны, в конце мая сообщалось, что пироксилин был побежден всеми пушками.

Тем временем пушка с параболическим дулом, специально предназначенная для туманной сигнализации, быстро продвигалась вперед, и 22 и 23 марта 1876 года ее мощность была протестирована в Шуберинессе. Против нее были выставлены 16-фунтовая пушка, 5,5-дюймовая гаубица, 1,5 фунта пироксилина, подорванного в фокусе отражателя (см. прилагаемый рисунок), и 1,5 фунта пироксилина, подорванного в свободном воздухе. По этому случаю было проведено девятнадцать различных серий экспериментов, когда новая экспериментальная пушка, стреляющая 3-фунтовым зарядом, продемонстрировала свое превосходство над всеми пушками, ранее использовавшимися для стрельбы тем же зарядом. Что касается сравнительных достоинств пироксилина, подорванного на открытом воздухе, и пороха, выстреленного из новой пушки, средние значения их звуков были одинаковыми. Подорванный в фокусе отражателя, пироксилин явно доминировал над всеми другими производителями звука. [Сноска: Отражатель был разрушен взрывом, но впоследствии он сослужил хорошую службу.]

РИС. 10.

Плита пироксилина (1,5 фунта), подорванная в фокусе чугунного отражателя.

Все наблюдения, о которых здесь идет речь, охватывались углом около 70°, из которых 50' лежали по одну сторону, а 20° — по другую сторону от линии огня. Выстрелы были услышаны одиннадцатью наблюдателями на борту «Галатеи», которая занимала позиции на расстоянии от 2 до 13,5 миль от точки стрельбы. Во всех этих наблюдениях вступали в действие усиливающее действие отражателя и параболического дула пушки. Но усиление звука в одном направлении подразумевает его ослабление в каком-то другом направлении, и, соответственно, было обнаружено, что на расстоянии 5,25 мили от точки стрельбы и на линии, включающей почти угол 90° с линией огня, пироксилин на открытом воздухе победил новую пушку; в то время как позади станции, на расстояниях 8,5 и 13,5 миль соответственно, пироксилин на открытом воздухе победил как пушку, так и пироксилин в отражателе. Этот результат становится более важным из-за того факта, что звук достиг маяка Макинг, на расстоянии 13,5 миль, против легкого ветра, который дул в то время.

Большинство, если не все, наших обычных производителей звука испускают волны, которые не являются равномерными по интенсивности повсюду. Труба наиболее громкая в направлении своей оси. То же самое верно и для пушки. Колокол, с отверстием, направленным вверх или вниз, испускает волны, которые гораздо плотнее в горизонтальной плоскости, проходящей через колокол, чем на угловом расстоянии 90° от этой плоскости. Старейшие звонари, должно быть, знали тот факт, что бока колокола, а не его отверстие, издавали самый сильный звук, их практика, вероятно, определялась этим знанием. Наши плиты пироксилина также испускают волны разной плотности в разных частях. В экспериментах в Шуберинессе случалось, что когда широкая сторона плиты была повернута к подвесной проволоке второй плиты на расстоянии шести футов, проволока перерезалась взрывом, в то время как когда край плиты был повернут к проволоке, этого никогда не происходило.

Тому обстоятельству, что широкие стороны плит были обращены к морю, вероятно, следует приписать замечательный факт, наблюдавшийся 23 марта, что в двух направлениях, недалеко от линии огня, пироксилин, подорванный на открытом воздухе, имел небольшое преимущество перед новой пушкой.

Теоретические соображения делали вероятным, что форма и размер взрывающейся массы будут влиять на состав звуковой волны. Я не считал большие прямоугольные плиты наиболее благоприятной формой и, соответственно, предложил разрезать большую плиту на фрагменты разных размеров и противопоставить их друг другу. Различия между звуками были отнюдь не такими большими, как различия в количествах взрывчатого материала могли бы заставить ожидать. Средние значения восемнадцати серий наблюдений, сделанных на борту «Галатеи» на расстояниях от 1,75 мили до 4,8 мили, были следующими:—

Веса

4 унции.

6 унций.

9 унций.

12 унций.

Значение звука

3,12

3,34

4,0

4,03

Эти заряды были вырезаны из плиты сухого пироксилина толщиной около 1,75 дюйма: это были квадраты и прямоугольники следующих размеров:-

4 унции,

2 дюйма на 2 дюйма;

6 унций,

2 дюйма на 3 дюйма;

9 унций,

3 дюйма на 3 дюйма;

12 унций,

2 дюйма на 6 дюймов.

Числа под соответствующими весами выражают записанное значение звуков. Их следует просто воспринимать как готовое средство выражения приблизительной относительной интенсивности звуков, оцениваемой на слух. Когда мы находим 9-унцевый заряд, отмеченный 4, и 12-унцевый заряд, отмеченный 4,03, два звука можно считать практически равными по интенсивности, тем самым доказывая, что добавление 30 процентов в больших зарядах не дает заметной разницы в звуке. Если бы звуки оценивались какими-либо физическими средствами, а не на слух, значения звуков на записанных расстояниях, по моему мнению, не показали бы большего прогресса с увеличением материала, чем тот, который указан вышеуказанными числами. Последующие эксперименты сделали еще более уверенными эффективность, а также экономичность меньших зарядов пироксилина.

Очевидным следствием из вышеуказанных экспериментов является то, что на наших «мысах» и выступах, где суша охвачена с обеих сторон на значительное расстояние морем — где, следовательно, звук должен распространяться как назад, так и вперед — использование параболической пушки или параболического отражателя может быть скорее недостатком, чем преимуществом. Здесь пироксилин, взорванный на открытом воздухе, является наиболее подходящим источником звука. Это замечание особенно применимо к таким плавучим маякам, которые предназначены для распространения звука вокруг себя, как из центральных фокусов.

В качестве сигнала на скальных маяках, где нельзя было установить ни сирену, ни паровой свисток, ни пушку; и в качестве удобного флотского сигнала, обходящегося без громоздкости специальных сигнальных пушек, пироксилин окажется неоценимым. Но в большинстве этих случаев мы имеем недостаток, заключающийся в том, что взрыв может нанести местный ущерб. Фонарь скального маяка может пострадать от сотрясения вблизи, и хотя можно было бы разработать механические устройства, как в случае с маяком, так и с палубой корабля, чтобы разместить точку подрыва пироксилина на безопасном расстоянии, ни одно такое устройство не могло бы конкурировать по простоте и эффективности со средством пироксилиновой ракеты. Если бы такое средство сигнализации существовало на маяке Бишоп-Рок, злополучный «Шиллер» мог бы быть предупрежден о своем приближении к опасности за десять, а может быть, и за двадцать миль до того, как он достиг скалы, которая его погубила. Если бы флот обладал таким сигналом, вместо вездесущего, но неэффективного свистка, «Айрон Дюк» и «Вэнгард» никогда не должны были бы столкнуться.

Именно необходимость обеспечения подходящего сигнала для скальных маяков и очистки препятствий, отбрасывающих акустическую тень, подсказала идею пироксилиновой ракеты сэру Ричарду Коллинсону, заместителю мастера Тринити-хаус. Его идея заключалась в том, чтобы поместить диск или короткий цилиндр пироксилина в головную часть ракеты, подъемная сила которой должна была быть использована для доставки диска на высоту 1000 футов или около того, где посредством воспламенения запала, связанного с детонатором, пироксилин должен был быть подорван, посылая свой звук во всех направлениях вертикально и наклонно вниз на землю и море. Первая попытка реализовать эту идею была предпринята 18 июля 1876 года на фабрике фейерверков господ Брок в Нанхеде. Тогда было выпущено восемь ракет, четыре из которых были заряжены 5 унциями, а четыре — 7,5 унциями пироксилина. Они поднялись на большую высоту и взорвались с очень громким звуком в воздухе. 27 июля ракеты были испытаны в Шуберинессе.

Самым примечательным результатом по этому случаю было слышание звуков на маяке Маус, в 8,5 милях к востоку-юго-востоку, и на маяке Чепмен, в 8,5 милях к западу-северо-западу; то есть на противоположных сторонах от точки стрельбы. Стоит отметить, что в случае с маяком Чепмен суша и деревья находились между точкой стрельбы и местом наблюдения. Это, как справедливо заметил в то время генерал Янгхасбенд, «может оказаться ценным соображением, если окажется необходимым разместить сигнальную станцию в позиции, откуда море не могло бы свободно наблюдаться». Действительно, очистка от таких препятствий была одной из целей, которые преследовал изобретатель ракеты.

Что касается действия ветра, было сочтено желательным сравнить дальность взрывов, произведенных вблизи поверхности земли, с другими, произведенными на высоте, достижимой пироксилиновыми ракетами. Ветер и погода, однако, не в нашей власти; и поэтому одна из целей серии экспериментов, проведенных 13 декабря 1876 года, не была выполнена. Стоит, однако, отметить, что в этот день, при спокойной воде и тихой атмосфере, ракеты были отчетливо слышны на расстоянии 11,2 мили от точки стрельбы. Количество использованного пироксилина составляло 7,5 унций. В четверг, 8 марта 1877 года, эти сравнительные эксперименты по стрельбе на больших и малых высотах были продвинуты еще дальше. Пироксилин вблизи земли состоял из 0,5-фунтовых дисков, подвешенных на горизонтальной железной перекладине примерно в 4,5 футах над землей.

Ракеты несли такое же количество пироксилина в своих головных частях, и высота, которой они достигали, как определялось теодолитом, составляла от 800 до 900 футов. День был холодным, с периодическими шквалами снега и града, направление звука было под прямым углом к направлению ветра. Пять серий наблюдений были сделаны на борту «Весталки» на расстояниях от 3 до 6 миль. Среднее значение взрывов в воздухе превышало значение взрывов вблизи земли на небольшую, но ощутимую величину. На Уиндмилл-Хилл, Грейвсенд, однако, который находился почти с подветренной стороны и в 5,5 милях от точки стрельбы, в девятнадцати случаях из двадцати четырех диск, подорванный вблизи земли, был громче; в то время как в оставшихся пяти ракета имела преимущество.

Ближе к концу дня атмосфера стала очень безмятежной. Несколько далеких кучевых облаков плыли у горизонта, но зенит и обширное угловое пространство вокруг него были абсолютно свободны от облаков. С палубы «Галатеи» была выпущена ракета, которая достигла большой высоты и взорвалась с громким звуком. За этим твердым ядром звука последовал непрерывный поезд эхо, который отступал на все большее расстояние, постепенно замирая в тишине после семи секунд продолжительности. Эти эхо были того же характера, что и те, которые так часто замечались на Южном Форленде в 1872-73 годах и названные мною «воздушными эхо».

23 марта эксперименты были возобновлены, причем самыми примечательными результатами наблюдений того дня было то, что звуки были услышаны в Тиллингэме, в 10 милях к северо-востоку; в Уэст-Мерси, в 15,75 милях к северо-востоку по востоку; в Брайтлингси, в 17,5 милях к северо-востоку; и в Клактон-Уош, в 20,5 милях к северо-востоку по пол-востоку. Ветер в то время дул с юго-востока. Некоторые из этих звуков были произведены ракетами, некоторые — 24-фунтовой гаубицей, а некоторые — 8-дюймовым маруном.

В декабре 1876 года мистер Гардинер, управляющий директор компании Cotton-powder Company, предложил испытание этого материала против пироксилина. Плотность хлопка, настаивал он, составляла всего 1,03, в то время как плотность порошка — 1,70. Поскольку большее количество взрывчатого материала было таким образом сжато в тот же объем, мистер Гардинер полагал, что порошок должен производить больший звуковой эффект. По настоянию мистера Маки, который ранее очень тщательно изучил этот вопрос, комитет старших братьев посетил фабрику хлопкового порошка на берегах Суэйла, недалеко от Фавершама, 16 июня 1877 года. Веса использованного хлопкового порошка составляли 2 унции, 8 унций, 1 фунт и 2 фунта, в виде ракет и сигналов, подорванных в нескольких футах над землей. Эксперименты на протяжении всего времени были организованы и проведены мистером Маки. Наше желание по этому случаю состояло в том, чтобы подобраться «как можно ближе к наветренной стороне», но Суэйл и другие препятствия ограничили наше расстояние до 1,5 мили. Мы стояли здесь к востоку-юго-востоку от точки стрельбы, в то время как ветер дул свежий с северо-востока.

Хлопковый порошок дал очень эффективный отчет. Ракеты в целом имели небольшое преимущество перед теми же количествами материала, подорванными вблизи земли. Громкость звука отнюдь не была пропорциональна количеству взорванного материала, 8 унций давали почти такой же громкий звук, как 1 фунт. «Воздушные эхо», которые неизменно следовали за взрывом ракет, были громкими и продолжительными.

17 октября 1877 года в Шуберинессе была проведена еще одна серия экспериментов с гаубицами и ракетами. Заряд гаубицы составлял 3 фунта пороха L.G. Заряды ракет составляли соответственно 12 унций, 8 унций, 4 унции и 2 унции пироксилина. Пушка и четыре ракеты составляли серию, и восемь серий были выпущены во второй половине дня 17-го числа. Наблюдения проводились с «Весталки» и «Галатеи», при этом последовательно занимались позиции, которые позволяли звуку достигать наблюдателей по ветру, против ветра и поперек ветра. Расстояние «Галатеи» варьировалось от 3 до 7 миль, а расстояние «Весталки», которая была более ограничена в своих движениях, составляло от 2 до 3 миль. Кратко подытоживая, результат заключается в том, что гаубица, стреляющая 3-фунтовым зарядом, которая, как помнится, была нашей лучшей пушкой на Южном Форленде, была побеждена 12-унцевой ракетой, 8-унцевой ракетой и 4-унцевой ракетой. Только 2-унцевая ракета отстала от гаубицы.

Стоит записать расстояния, на которых были услышаны некоторые из звуков в день, о котором сейчас идет речь:—

1. Ли

6,5 миль к западу-северо-западу.

Услышано 24 звука из 40.

2. Плавучий маяк Гирдлер

12 миль к юго-востоку по востоку.

Услышано 5 звуков из 40.

3. Рекулверс

17,5 миль к юго-востоку по югу.

Услышано 18 звуков из 40.

4. Сент-Николас

20 миль к юго-востоку.

Услышано 3 звука из 40.

5. Эппл-Бэй

22 мили к юго-востоку по востоку.

Услышано 19 звуков из 40.

6. Уэстгейт

23 мили к юго-востоку по востоку.

Услышано 9 звуков из 40.

7. Кингсгейт

25 миль к юго-востоку по востоку.

Услышано 8 звуков из 40.

День был облачным, с периодическими ливнями моросящего дождя; ветер весь день около северо-запада по северу; временами шквалистый, усиливающийся до силы 6 или 7 и иногда падающий до силы 2 или 3. За исключением станции в Ли, все эти места находились с подветренной стороны от Шуберинесса. На четырех других станциях с подветренной стороны, варьирующихся по расстоянию от 15,5 до 24,5 миль, ничего не было слышно, в то время как на одиннадцати станциях с наветренной стороны, варьирующихся от 8 до 26 миль, звуки также были не слышны. Было обнаружено, действительно, что звуки, распространяющиеся прямо против ветра, не проникали намного дальше 3 миль.

На следующий день, а именно 18 октября, мы направились в Дандженесс с целью проведения серии строгих сравнительных экспериментов с пироксилином и хлопковым порошком. Ракеты, содержащие 8 унций, 4 унции и 2 унции пироксилина, были подготовлены в Королевском арсенале; в то время как другие, содержащие аналогичные количества хлопкового порошка, были поставлены компанией Cotton-powder Company в Фавершаме. С ними сравнивались обычная 18-фунтовая пушка, которая случайно оказалась установленной в Дандженессе, стреляющая обычным зарядом в 3 фунта пороха, и сирена.

Из этих экспериментов стало ясно, что пироксилин и хлопковый порошок практически равны как производители звука.

Эффективность малых зарядов была проиллюстрирована очень поразительным образом, только одна единица отделяла числовое значение 8-унцевой ракеты от значения 2-унцевой ракеты. Первая была записана как 6,9, а вторая как 5,9, значение 4-унцевой ракеты было промежуточным между ними. Эти результаты были записаны рядом очень опытных наблюдателей на борту «Галатеи». Они были полностью подтверждены наблюдениями береговой охраны, которая оценила значение 8-унцевой ракеты в 6,1, а значение 2-унцевой ракеты в 5,2. 18-фунтовая пушка сильно отстала от всех ракет, результат, возможно, отчасти объясняющийся несовершенством пороха. Работа сирены была, в целом, менее удовлетворительной, чем работа ракеты. Инструмент работал не от пара под давлением 70 фунтов, как на Южном Форленде, а от сжатого воздуха, начиная с 40 фунтов и заканчивая 30 фунтами давления. Труба была направлена на наветренную сторону, и по оси инструмента звук был примерно таким же эффективным, как у 8-унцевой ракеты. Но в направлении под прямым углом к оси, и еще больше позади этого направления, сирена очень заметно отставала даже от 2-унцевой ракеты.

Это основные сравнительные испытания, проведенные между пироксилиновой ракетой и другими туманными сигналами; но они не единственные. 2 августа 1877 года, например, эксперименты были проведены на острове Ланди со следующими результатами. На расстоянии 2 миль от точки стрельбы, с сушей между ними, 18-фунтовая пушка, стреляющая 3-фунтовым зарядом, была совершенно не слышна. Однако и 4-унцевая, и 8-унцевая ракеты достигли высоты, которая преодолела акустическую тень, и дали громкие звуки. Когда обе были в поле зрения, ракеты все еще превосходили пушку. 6 августа, в Сент-Эннс, 4-унцевая и 8-унцевая ракеты оказались лучше сирены. На плавучем маяке Шамблс, когда для звучания сирены использовалось давление 13 фунтов, ракеты оказались значительно лучше этого инструмента. Двигаясь вдоль морского края на мысе Фламборо, мистер Эдвардс заявляет, что на расстоянии 1,25 мили, с 18-фунтовой пушкой, ранее использовавшейся в качестве туманного сигнала, скрытой за скалами, ее звук был совершенно не слышен, в то время как 4-унцевая ракета, поднимаясь на высоту, которая четко выводила ее в поле зрения, давала мощный звук против встречного ветра.

Вечером 9 февраля 1877 года г-н Прентис в Стоумаркете провел серию примечательных экспериментов с ракетой на пироксилине. Из отчета, который он любезно предоставил мне, я извлекаю следующие подробности. Первый столбец в прилагаемой ведомости содержит название места наблюдения, второй — его расстояние от точки запуска, а третий — наблюдаемый результат:—

Сток-Хилл, Ипсуич

10 миль

Ракеты отчетливо видны, звуки ясно слышны через 53 секунды после вспышки.

Мелтон

15 миль

Сигналы ясно слышны. Сначала подумали, что звуки отражаются от моря.

Фрамлингем

18 миль

Сигналы слышны очень отчетливо как на открытом воздухе, так и в закрытом помещении. Ветер благоприятствует звуку.

Стратфорд, Сент-Эндрюс

19 миль

Громкие хлопки; вспугнули фазанов в зарослях неподалеку.

Тадденхэм, Сент-Мартин

10 миль

Очень громкие хлопки; раскатывались подобно грому.

Крайст-Черч-парк

11 миль

Звук дошел чуть более чем через минуту после вспышки.

Неттлстед-Холл

6 миль

Отчетливо слышно в любой части дома наблюдателя. Очень громко на открытом воздухе.

Билдестон

6 миль

Очень громкий взрыв, ветер против звука.

Нактон

14 миль

Хлопки вполне отчетливы — жители приняли их за раскаты грома.

Олдборо

25 миль

Ракеты видны сквозь очень дымную атмосферу; слышен рокочущий взрыв.

Кейпел-Миллс

11 миль

Хлопки слышны внутри и снаружи дома наблюдателя. Ветер направлен против звука.

Лоуфорд

15,5 миль

Хлопки отчетливы: приняты за отдаленный гром.

В подавляющем большинстве этих случаев направление звука составляло большой угол с направлением ветра. В некоторых случаях, действительно, эти два направления были перпендикулярны друг другу. Нет нужды лишний раз останавливаться на преимуществе обладания сигналом, обеспечивающим дальность действия такого масштаба.

Взрыв веществ в воздухе после того, как они были подняты ракетами на значительную высоту, — явление привычное. Более того, в 1873 году Совет по торговле предложил использовать светозвуковую ракету в качестве сигнала бедствия, что впоследствии было реализовано, но в форме, слишком сложной и дорогостоящей для практического применения. Идея ракеты на пироксилине, пригодной для подачи сигналов в тумане, как я полагаю, целиком принадлежит сэру Ричарду Коллинсону, заместителю мастера Тринити-хауса. Благодаря квалифицированной помощи, оказанной властями Вулвича, г-ном Прентисом и г-ном Броком, эта идея стала свершившимся фактом; таким образом, мощный, удобный и экономичный сигнал был поставлен на службу нашим морякам. Ракета может применяться не только в сочетании с маяками и плавучими маяками, но и на флоте, где она может принести значительную пользу. Вскоре после гибели «Вангарда» я рискнул убедить одного видного морского офицера в желательности создания организованного кода туманных сигналов для флота. Он скептически покачал головой и сослался на трудность поиска места для сигнальных пушек. Ракета на пироксилине полностью устраняет эту трудность. С ней обращаются легко и быстро, а ее залпы можно группировать и комбинировать так, чтобы значительно усилить голос командующего адмирала. Излишне добавлять, что в любой точке нашего побережья или любого другого побережья, где это может быть желательно, станция туманных сигналов может быть оборудована без труда.

-----

Я не раз упоминал о череде эхо, сопровождавших взрыв пироксилина в свободном воздухе, говоря о них как о во всех отношениях подобных тем, что были впервые описаны в моем отчете о туманных сигналах, представленном корпорации Тринити-хаус в 1874 году. [См. также «Философские труды» за 1874 г., стр. 183.] Этим эхо я придавал фундаментальное значение. Не было никакой видимой отражающей поверхности, от которой они могли бы исходить. В некоторые дни, когда в воздухе почти не было облаков, а на море почти не было ряби, они достигали магической интенсивности. Насколько можно было судить на слух, они исходили из толщи воздуха перед большим рупором, который их производил. Звуковые сигналы рупора длились пять секунд, но задолго до того, как сигнал прекращался, эхо вступало, добавляя свою силу к первоначальному звуку рупора. После того как сигнал заканчивался, эхо продолжалось, удаляясь все дальше и дальше от точки наблюдения и, наконец, замирая на больших расстояниях. Эхо было совершенно непрерывным, пока море было свободно от судов, «сужаясь» с незаметными градациями до полной тишины. Но когда корабль оказывался поперек пути звука, эхо от борта судна возвращалось как удар, который грубо прерывал непрерывность замирающей атмосферной музыки.

Эти эхо приписывали отражению от гребней морских волн. Но эта гипотеза опровергается тем фактом, что эхо возникало с большой интенсивностью и продолжительностью, когда волн не было — когда море, по сути, было зеркально гладким. Также было показано, что направление эхо зависело не от направления волн, реальных или предполагаемых, а от направления оси рупора. При повороте этой оси по дуге в 210° и подаче сигналов рупором в различных точках этой дуги эхо всегда, во всяком случае в спокойную погоду, возвращалось от той части атмосферы, в которую был направлен рупор. При таких обстоятельствах они не могли исходить от зеркального моря; в то время как как изменение их направления, так и их совершенно непрерывное затухание до тишины несовместимы с представлением о том, что они исходили от неподвижных объектов на суше. Они исходили из той части атмосферы, в которую рупор направлял свой максимальный звук, и падали по интенсивности по мере того, как прямой звук проникал на большие атмосферные расстояния.

День, когда проводились наши последние наблюдения, был особенно хорош. Перед тем как достичь Дандженесса, гладкость моря и безмятежность воздуха побудили меня проверить эхо-способность атмосферы. Одинокое судно находилось примерно в полумиле между нами и берегом. Результат предполагаемого эксперимента был ясно предвиден. Он заключался в следующем. Ракета была запущена и взорвалась на большой высоте; эхо отступало обычным образом, становясь все менее и менее интенсивным по мере увеличения расстояния от невидимых отражающих поверхностей до наблюдателей. Примерно через пять секунд после взрыва один громкий удар вернулся к нам от борта судна, лежащего между нами и берегом. На мгновение заглушенное этим более интенсивным эхо, атмосферное отражение продолжало свое отступление, замирая в тишине через две или три секунды после этого. [Эхо пушечного выстрела на берегу в этот день было очень коротким; эхо 12-унцевой ракеты на пироксилине длилось 12 секунд, а 8-унцевой ракеты на хлопковом порохе — 11 секунд.]

Я упоминал о запуске 8-унцевой ракеты с палубы «Галатеи» 8 марта 1877 года, указав продолжительность ее эхо в семь секунд. Г-н Прентис, присутствовавший в то время, заверил меня, что в его экспериментах подобные эхо часто слышались в два с лишним раза дольше. Одной только дальности его звуков было бы достаточно, чтобы сделать этот результат в высшей степени вероятным.

Попытка интерпретировать эксперимент, который у меня не было возможности повторить, — операция довольно рискованная; и я не без осознания этого ссылаюсь здесь на результат, объявленный профессором Джозефом Генри, который он считает противоречащим представлению об атмосферных эхо. Он взял на себя труд направить рупор сирены к зениту и обнаружил, что при подаче сигнала сиреной эхо не возвращается. Теперь, отражающие поверхности, которые порождают эти эхо, по большей части обусловлены разницей температур между морем и воздухом. Если по какой-либо причине воздух наверху охлаждается, мы получаем нисходящие потоки; если воздух внизу нагревается, мы получаем восходящие потоки как первопричину атмосферной неоднородности. Звук, распространяющийся вертикально, не пересекает потоки и не падает на отражающие поверхности так, как звук, распространяющийся горизонтально через них. Поэтому атмосферные эхо не будут сопровождать вертикальный звук так, как они сопровождают горизонтальный. Эксперимент, в моей интерпретации, не противоречит теории этих эхо, которую я рискнул сформулировать. Но, как я уже указывал, не только увидеть, но и варьировать такой эксперимент — необходимая прелюдия к пониманию его полного значения.

В статье, опубликованной в «Философских трудах» за 1876 год, профессор Осборн Рейнольдс ссылается на эти эхо в следующих выражениях: «Не пытаясь объяснить наблюдаемые реверберации и эхо, я лишь обращу внимание на тот факт, что ни в одном случае я не слышал их при залпах ракет [они несли 12 унций пороха, для чего, как обнаружил полковник Фрейзер, требуется железный корпус, чтобы произвести эффективный взрыв], хотя они, по-видимому, были неизменны при использовании пушек и пистолетов. Эти факты позволяют предположить, что эхо каким-то образом связаны с направлением, придаваемым звуку. Они вызываются голосом, трубами и сиреной, которые придают направление звуку; но я не знаю, наблюдались ли они когда-либо в случае звука, не имеющего направления наибольшей интенсивности». Ссылка на голос и другие ссылки в его статье заставляют меня думать, что, говоря об эхо, профессор Осборн Рейнольдс и я имеем дело с разными явлениями. Как бы то ни было, вышеприведенные наблюдения делают совершенно очевидным, что условие направленности, изложенное здесь, не является необходимым для возникновения эхо.

Нет ни одной особенности, связанной с атмосферными эхо, которую нельзя было бы выявить с помощью экспериментов в лабораторном воздухе. Недавно я провел следующий эксперимент: прямоугольник XY (стр. 331), размером 22 на 12 дюймов, был пересечен двадцатью тремя латунными трубками (половины этого количества было бы достаточно, и на рисунке показано только одиннадцать), каждая из которых имела прорезь, из которой мог выходить газ. Таким образом, было получено двадцать три низких плоских пламени. Звучащий язычок a в короткой трубке был помещен на одном конце прямоугольника, а «чувствительное пламя» [подробно описано в моих «Лекциях по звуку», 3-е изд., стр. 227] f — на некотором расстоянии за другим концом. Когда язычок звучал, пламя перед ним сильно колебалось и шумно ревело. При включении газа и его зажигании при выходе из прорезей воздух над пламенем становился настолько неоднородным, что чувствительное пламя мгновенно успокаивалось, поднимаясь с высоты 6 дюймов до 18 дюймов. Здесь мы имели поразительную имитацию акустической непрозрачности воздуха перед Южным Форлендом [Лекции по звуку, 3-е изд., стр. 268]. Выключив газ и переместив чувствительное пламя в точку f, на некоторое расстояние позади язычка, оно горело там спокойно, хотя язычок звучал. Снова зажигая газ, выходящий из латунных трубок, звук, отраженный от неоднородного воздуха, приводил чувствительное пламя в сильное колебание. Здесь мы имитировали атмосферные эхо, слышимые при нахождении позади рупора сирены на Южном Форленде. Эксперимент чрезвычайно прост и в высшей степени впечатляющ.