«Детская книга науки»

НАСТОЛЬНАЯ КНИГА ЮНОГО ЕСТЕСТВОИСПЫТАТЕЛЯ:

ВКЛЮЧАЮЩАЯ В СЕБЯ

Различные лабораторные приемы и способы устройства

ХИМИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ, НЕОБХОДИМЫХ

ДЛЯ УСПЕШНОГО ПРОВЕДЕНИЯ НАУЧНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

В ИЛЛЮСТРАЦИЮ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ОТРАСЛЕЙ ХИМИИ И ЕСТЕСТВЕННОЙ ФИЛОСОФИИ.

АВТОР:

ДЖОН ГЕНРИ ПЕППЕР,

Член Химического общества, член Института гражданских инженеров; бывший профессор химии в Королевском политехническом институте и т. д. Автор «Настольной книги металлов».

НОВОЕ ИЗДАНИЕ.

Иллюстрировано 470 гравюрами, выполненными преимущественно по эскизам автора Г. Дж. Хайном.

ЛОНДОН:

ДЖОРДЖ РУТЛЕДЖ И СЫНОВЬЯ,

БРОДВЕЙ, ЛАДГЕЙТ. НЬЮ-ЙОРК: 416, БРУМ-СТРИТ. 1869.

ЛОНДОН.

САВИЛЛ, ЭДВАРДС И КО., ПЕЧАТНИКИ, ЧАНДОС-СТРИТ. КОВЕНТ-ГАРДЕН.

Телефонный концерт Уитстона в Политехническом институте, во время которого звуки и вибрации проходят неслышимыми через промежуточный зал и воспроизводятся в лекционной аудитории без изменения своих качеств и интенсивности. Фронтиспис.

ПОСВЯЩАЕТСЯ

ПРОФЕССОРУ ЛАЙОНУ ПЛЭЙФЭРУ, C.B., F.R.S.

ПРОФЕССОРУ ХИМИИ ЭДИНБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА.

Дорогой сэр,

Я посвящаю эти страницы Вашим детям, которых мне часто доводилось видеть в Политехническом институте в то время, когда я руководил этим учреждением. Я делаю это в знак уважения и признательности Вашему таланту и усердию, а также Вашей общественной деятельности по отстаиванию прав науки в этой великой торговой стране.

Не возлагая на Вас никакой ответственности за недостатки этого скромного труда по элементарной науке, позвольте мне оставаться,

Дорогой сэр,

Ваш покорный слуга,

ДЖОН ГЕНРИ ПЕППЕР.

СОДЕРЖАНИЕ.

PAGE INTRODUCTION.1

CHAPTER I. THE PROPERTIES OF MATTER—IMPENETRABILITY3

CHAPTER II. CENTRIFUGAL FORCE17

CHAPTER III. THE SCIENCE OF ASTRONOMY19

CHAPTER IV. CENTRE OF GRAVITY32

CHAPTER V. SPECIFIC GRAVITY48

CHAPTER VI. ATTRACTION OF COHESION59

CHAPTER VII. ADHESIVE ATTRACTION67

CHAPTER VIII. CAPILLARY ATTRACTION69

CHAPTER IX. CRYSTALLIZATION73

CHAPTER X. CHEMISTRY81

CHAPTER XI. CHLORINE, IODINE, BROMINE, FLUORINE129

CHAPTER XII. CARBON, BORON, SILICON, SELENIUM, SULPHUR, PHOSPHORUS151

CHAPTER XIII. FRICTIONAL ELECTRICITY173

CHAPTER XIV. VOLTAIC ELECTRICITY193

CHAPTER XV. MAGNETISM AND ELECTRO-MAGNETISM206

CHAPTER XVI. ELECTRO-MAGNETIC MACHINES211

CHAPTER XVII. THE ELECTRIC TELEGRAPH218

CHAPTER XVIII. RUHMKORFF'S, HEARDER'S, AND BENTLEY'S COIL APPARATUS230

CHAPTER XIX. MAGNETO-ELECTRICITY241

CHAPTER XX. DIA-MAGNETISM247

CHAPTER XXI. LIGHT, OPTICS, AND OPTICAL INSTRUMENTS255

CHAPTER XXII. THE REFRACTION OF LIGHT298

CHAPTER XXIII. REFRACTING OPTICAL INSTRUMENTS303

CHAPTER XXIV. THE ABSORPTION OF LIGHT327

CHAPTER XXV. THE INFLECTION OR DIFFRACTION OF LIGHT328

CHAPTER XXVI. THE POLARIZATION OF LIGHT335

CHAPTER XXVII. HEAT352

CHAPTER XXVIII. THE STEAM-ENGINE406

CHAPTER XXIX. THE STEAM-ENGINE—continued418

ВВЕДЕНИЕ.

Хотя «Музей Южного Кенсингтона» сейчас занимает лидирующие позиции и превосходит все прежние научные учреждения своей значительно более совершенной коллекцией моделей и произведений искусства, несомненно, найдутся многие тысячи молодых людей, которые (как хочется надеяться) с удовольствием вспоминают многочисленные популярные лекции, иллюстрированные множеством интересных и блестящих экспериментов, которые проводились в стенах Королевского политехнического института в течение последних двадцати лет.

Много раз автор получал от своих юных друзей письма, содержащие всевозможные вопросы относительно способов проведения экспериментов, и часто случалось так, что даже спустя несколько лет после прекращения лекций юноша, ставший уже молодым человеком и стремящийся поделиться знаниями с каким-нибудь «домашним кружком» или сельским научным обществом, писал особое письмо, ссылаясь на конкретный эксперимент, и желал узнать, как он был выполнен.

Следующие иллюстрированные страницы следует рассматривать как серию философских экспериментов, описанных таким образом, чтобы любой молодой человек мог выполнить их с величайшей легкостью. Автор постарался изложить лабораторные приемы в методической, простой и популярной форме и будет вознагражден, если эти эксперименты пробудят дремлющий талант у кого-либо из подрастающего поколения и постепенно приведут их от легкого чтения настоящей «Книги для мальчиков» к изучению полных и совершенных философских трудов Леопольда Гмелина, Фарадея, Бранде, Грэма, Тернера и Фаунса.

У каждого мальчика должно быть какое-нибудь «хобби»; и хотя игры, и в большом количестве, должны быть его ежедневным правом во время каникул, он не должен забывать, что занятия какой-либо отраслью полезных искусств и наук доставят ему восхитительный и прибыльный отдых, когда он пресытится простой игрой, или будет заперт в доме из-за плохой погоды, или будет томиться от скуки долгим зимним вечером.

Автор с удовольствием вспоминает те полувыходные, которые он посвящал химии вместе с другими ребятами из Королевского колледжа, и, несмотря на ужасные денежные потери на реторты, бутыли и банки, все, кто посещал эти юношеские философские собрания и помогал в них, получали самое восхитительное развлечение.

Один умный автор хорошо заметил, что пчелы — геометры. Ячейки построены так, чтобы при наименьшем количестве материала иметь наибольший объем и наименьшие промежутки. Крот — метеоролог. Птица, называемая сорокопутом, — арифметик, как и ворона, дикая индейка и некоторые другие птицы. Торпеда, скат и электрический угорь — электрики. Наутилус — мореплаватель. Он поднимает и опускает свои паруса, бросает и поднимает якорь и совершает морские подвиги. Целые стаи птиц — музыканты. Бобр — архитектор, строитель и лесоруб. Он валит деревья и возводит дома и плотины. Сурок — инженер-строитель. Он не только строит дома, но и сооружает акведуки и дренажные канавы, чтобы держать их сухими. Муравей содержит регулярную постоянную армию. Осы — бумажные фабриканты. Гусеницы — прядильщики шелка. Белка — паромщик. С щепкой или куском коры вместо лодки и своим хвостом вместо паруса она пересекает ручей. Собаки, волки, шакалы и многие другие — охотники. Черный медведь и цапля — рыбаки. Муравьи — поденщики. Обезьяна — канатоходец. Неужели же после этого будет сказано, что любой мальчик, обладающий божественными атрибутами Разума и Мысли со свободой воли, может только есть, пить, спать и играть, и поэтому ниже по шкале полезности, чем эти бедные птицы, звери, рыбы и насекомые? Нет! Нет! Пусть «Молодая Англия» наслаждается своими мужскими видами спорта и развлечениями, но пусть не забывает о ментальной гонке, которую он должен вести с образованными людьми своей и других наций; пусть он питает стремление к приобретению «научных знаний» не как простого школьного урока, а как сокровища, полезного союзника, который однажды может помочь ему в большей или меньшей степени сражаться в «Битве Жизни».

НАСТОЛЬНАЯ

КНИГА ЮНОГО ЕСТЕСТВОИСПЫТАТЕЛЯ.

ГЛАВА I.

СВОЙСТВА МАТЕРИИ — НЕПРОНИЦАЕМОСТЬ.

В нынешнем состоянии наших знаний общепризнано, что мы не можем должным образом начать даже популярные дискуссии об астрономии, механике и химии, или о невесомых жидкостях — тепле, свете, электричестве и магнетизме — без определения общего термина «материя»; это выражение, применяемое философами к любому виду субстанции, способной занимать пространство, а следовательно, ко всему, что можно увидеть и почувствовать.

Солнце, Луна, Земля и другие планеты, горные породы, почвы, металлы, стекло, шерсть, масла, вода, спирт, воздух, пар и множество других вещей, как больших, так и малых, все твердые тела, жидкости и газы включены в собирательный термин «материя». Столь многочисленная и разнообразная совокупность тел обязательно должна обладать определенными качествами, особенностями или свойствами; и поэтому мы в первую очередь переходим к рассмотрению «общих сил или свойств материи». Так, если мы поместим брусок дерева или камня в какое-либо положение, мы не сможем взять другое вещество и поместить его в пространство, занятое деревом или камнем, пока последнее не будет удалено. Это одно из первых и самых простых свойств материи, называемое непроницаемостью, являющееся свойством, присущим всем твердым, жидким и газообразным телам, заполнять пространство, исключая другие, пока они не будут удалены, и оно допускает множество забавных иллюстраций, как в отношении доказательства, так и в отношении модификации этого свойства.

Таким образом, брусок дерева занимает определенное пространство: как же (если оно непроницаемо) мы можем забить в него гвоздь? Несколько экспериментов позволят нам ответить на этот вопрос.

В стакан (как показано на рис. 1), наполненный винным спиртом, можно (если эксперимент проводится осторожно) протолкнуть количество хлопковой ваты, многократно превышающее объем спирта, не вызвав при этом переливания ни капли через края сосуда.

Fig. 1.

Здесь мы, по-видимому, имеем прямое противоречие простой и неоспоримой истине, что «две вещи не могут занимать одно и то же пространство одновременно». Но давайте продолжим наши эксперименты:

У нас есть колба, полная воды, и, взяв немного мелко измельченного сахара, легко ввести значительное количество этого вещества, не увеличивая объем воды; единственная необходимая предосторожность — не позволять сахару падать в колбу массой, а сыпать его крупинка за крупинкой, очень медленно, давая время пузырькам воздуха (которые будут цепляться за частицы сахара) выйти, а сахару — раствориться. Материя в приведенных экспериментах кажется проницаемой, и свойство непроницаемости, по-видимому, является лишь плодом воображения: однако разум позволяет нам сказать, что это не так.

Fig. 2.

Гвоздь, конечно, можно забить в дерево, но частицы раздвигаются, чтобы позволить ему войти. Хлопковую вату можно поместить в винный спирт, потому что это просто сильно растянутая и объемная материя, которая, если ее сжать, могла бы занять лишь пространство ядра ореха, и если бы это было опущено в полупинтовую мерку, полную спирта, увеличение объема не вызвало бы переливания спирта через край. Таким образом, эксперимент с хлопковой ватой не является опровержением непроницаемости. Эксперимент с сахаром является самым неприятным противником нашего термина и вынуждает нас исправить и уточнить исходное определение, сказав, что непроницаемы только конечные или мельчайшие частицы или атомы тел; и мы можем полагать, что они не находятся в тесном контакте друг с другом, поскольку определенные объемы сахара и воды занимают больше места по отдельности, чем при смешивании.

Fig. 3.

Если мы сравним колбу с водой с колбой, полной мраморных шариков, а сахар — с семенами рапса, станет очевидно, что мы можем почти влить еще одну колбу последних между шариками, потому что они не находятся в тесном контакте друг с другом, а имеют промежутки между собой; и после того, как мы всыплем семена рапса, мы все еще можем найти место для мелкого песка.

Частицы одного тела могут таким образом входить в промежутки, оставленные между частицами другого, не увеличивая его объем; и поэтому, как было сказано ранее, «только атомы тел по-настоящему непроницаемы».

Это распространение, так сказать, материи через материю приобретает очень важную функцию, когда мы переходим к изучению состава воздуха, которым дышим, который в основном является механической смесью газов: семьдесят девять частей по объему или мере газообразного азота, двадцать одна часть газообразного кислорода и четыре части паров углекислого газа на каждые десять тысяч частей воздуха, имеющие следующие соотношения по весу:

Specific gravity. Nitrogen972 Oxygen1105 Carbonic acid1524

Можно было бы ожидать, что эти газы расположатся в нашей атмосфере в указанном выше порядке, и если бы это было так, то у нас был бы углекислый газ (очень ядовитый) внизу, соприкасающийся с землей, затем кислород и, наконец, азот; положение вещей, при котором организованная жизнь не могла бы существовать. Однако газы не разделяются: напротив, они, по-видимому, действуют как бы как вакуумы по отношению друг к другу, и «диффузия газов» стала признанным фактом, управляемым твердыми законами. Этот факт любопытно иллюстрируется, как показано на нашем рисунке, наполнением одной бутылки углекислым газом, а другой — водородом; и, предварительно подогнав пробки к бутылкам, просверлив их так, чтобы вставить трубку, поместите бутылку с углекислым газом на стол, затем возьмите другую, полную водорода, держа горлышком вниз, и вставьте пробку с трубкой: поместите ее, наконец, в пробку бутылки с углекислым газом, которая может быть немного больше другой, чтобы конструкция стояла прочнее; и после того, как они постоят час или около того, углекислый газ, который в двадцать два раза тяжелее водорода, поднимется к последнему, в то время как водород опустится к углекислому газу. Присутствие углекислого газа в бутылке с водородом легко доказывается вливанием винного бокала прозрачной известковой воды, которая быстро становится мутной из-за образования карбоната кальция; в то время как доказательство присутствия водорода в углекислом газе устанавливается поглощением последнего небольшим количеством известкового крема — т.е. гашеной известью, смешанной с водой до консистенции крема — и поджиганием оставшегося водорода, который горит спокойно желтоватым пламенем, если не смешан с воздухом; но если в бутылку допустить воздух, смесь воздуха и водорода воспламеняется быстро и с некоторым шумом.

Fig. 4.

Один из самых изящных способов демонстрации диффузии газов — взять большой круглый сухой пористый элемент, такой, какой использовался бы в гальванической батарее, и, приклеив латунный колпачок с прикрепленной к его открытому концу стеклянной трубкой, его можно затем поддержать небольшим штативом из железной проволоки, а конец стеклянной трубки поместить в стакан, содержащий небольшое количество воды, окрашенной в синий цвет сульфатом индиго. Если теперь над пористым элементом поместить довольно большую банку, содержащую водород, пузырьки газа вырываются на конце трубки, потому что водород диффундирует в пористый элемент быстрее, чем воздух, который он уже содержит, выходит наружу. Когда банку убирают, происходит обратное: водород диффундирует из пористого элемента, и синяя жидкость поднимается в трубке.

Эта диффузионная сила предотвращает накопление различных вредных газов на земле и быстро распространяет их через огромную массу атмосферы, окружающей земной шар.

Fig. 5.

a. Пористая перегородка. b. Банка с водородом. c. Латунный колпачок и стеклянная трубка d, конец которой погружен в стакан, содержащий раствор индиго e. f f. Проволока и подставка, поддерживающие пористую перегородку и трубку в стакане.

Хотя воздух и другие газы невидимы, они обладают свойством непроницаемости, что легко доказывается различными экспериментами. Открыв пару обычных мехов, надежно заткните сопло, и тогда их невозможно будет закрыть; или наполните мочевой пузырь воздухом, дуя в него, и крепко завяжите веревкой вокруг горловины; тогда вы обнаружите, что не можете, не разорвав пузырь, сжать его стороны вместе.

Принято говорить, что сосуд пуст, когда мы вылили из него воду. Подготовив два стеклянных сосуда, полных воды, поместите каждый из них в пустой белый поддон, чтобы собрать перелив, затем положите апельсин на поверхность воды одного из них, и, вооружившись цилиндрическим стаканом, открытым с одного конца, с отверстием в центре закрытого конца, плотно прижмите палец к отверстию и попытайтесь, перевернув стакан над апельсином и надавив на поверхность воды, заставить его войти внутрь стеклянного цилиндра; сопротивление воздуха теперь заставит воду перелиться в белый поддон, в то время как апельсин не войдет. Теперь апельсин можно перенести в другой сосуд с водой, и при снятии пальца с отверстия цилиндрического стакана и переворачивании его, как и прежде, над апельсином, воздух вырвется наружу, а апельсин и вода войдут, при этом не будет перелива, как в предыдущем эксперименте. Сравнение этих двух случаев очень поразительно и сразу же преподает желаемый урок.

На рис. 6 показано переливание воды, когда стакан с закрытым отверстием вдавливается вниз, доказывая непроницаемость воздуха.

Рис. 7. Апельсин вошел в стеклянный сосуд, и так как воздух вышел через отверстие, вода не переливается.

Пока сосуды с водой все еще используются, можно провести еще один красивый эксперимент с металлом калием. Сначала бросьте небольшой кусочек металла на поверхность воды, чтобы показать, что он загорается при контакте с этой жидкостью; затем, подготовив газовую банку, снабженную колпачком и запорным краном, и небольшую ложечку, привинченную к нижней части крана внутри газовой банки, поместите еще один кусочек калия в маленькую ложечку и, закрыв кран, опустите банку в один из сосудов с водой: как и прежде, непроницаемость воздуха препятствует протеканию воды к калию; но при открытии крана воздух выходит, вода устремляется вверх, и, как только она касается калия, происходит горение.

Рис. 8. Газовая банка с закрытым краном и калием в ложке; воздух препятствует проникновению воды.

Рис. 9. Газовая банка; кран открыт; воздух проходит, вода входит, и калий воспламеняется.

Достаточно указав на природу и значение непроницаемости, мы можем перейти к экспериментальному обсуждению трех других заметных и особых качеств материи — а именно: инерции, гравитации и веса.

ИНЕРЦИЯ, ИЛИ ПАССИВНОСТЬ.

Инерция — это сила, которая (согласно сэру Исааку Ньютону) заложена во всей материи для сопротивления любому изменению состояния покоя. Ее иногда называют vis inertiæ, и это свойство, присущее всей материи, оставаться в покое до тех пор, пока она не будет приведена в движение, и наоборот; и она выражает, вкратце, сопротивление движению или покою.

Маятниковые часы, заведенные и готовые к работе, не начинают своих движений, пока инерция маятника не будет преодолена и ему не будет придано движение. С другой стороны, сидя в экипаже, если какое-либо препятствие заставит лошадь внезапно остановиться, только, возможно, с сильным усилием, если вообще удастся, мы сможем противостоять движению наших тел вперед. Чтобы проиллюстрировать инерцию, сконструируйте металлический поднос длиной около трех футов, шириной два фута и глубиной два дюйма со стеклянным дном и установите его на каркас, поддерживаемый ножками, как стол, и, наполнив его водой, затемните комнату, а затем поместите под резервуар зажженную свечу на достаточном расстоянии от стекла, чтобы предотвратить его растрескивание от тепла. Если кусок ситца или бумаги, натянутый на каркас, теперь держать над водой под углом около тридцати градусов, все, что происходит на поверхности воды, станет видимым на таком экране. Теперь можно обратить внимание на спокойствие, или инерцию воды, в то время как противоположное состояние движения и образования волн может быть прекрасно показано прикосновением пальца к поверхности воды; миниатюрные волны отображаются на экране и продолжают свое движение, пока не остановятся, ударившись о стороны жестяного подноса.

Fig. 10.

Жестяной поднос со стеклянным дном, полный воды; свеча помещена снизу.

Fig. 11.

Рис. 11. Тот же поднос с ситцевым экраном; показывает волны, возникающие при прикосновении пальца к поверхности воды.

Если вышеуказанный эксперимент покажется слишком хлопотным или дорогим в подготовке, инерцию можно продемонстрировать, наполнив чайную чашку или другой удобный сосуд водой, и после быстрого движения с ним в любом направлении, если мы внезапно остановимся, жесткость всех частей чашки, которую мы держим, одновременно приводит их в состояние покоя; но подвижность частиц жидкости позволяет им продолжать движение в своем первоначальном направлении, и жидкость проливается. Таким образом, неосторожность при подаче и проливании чашки чая (хотя это и не рекомендуется) служит иллюстрацией важного принципа. Инерция тел в движении далее и прискорбно иллюстрируется несчастными случаями, вызванными внезапной остановкой железнодорожного поезда во время быстрого движения, когда головы и колени приходят в соприкосновение с ужасными результатами. — Это более особенно демонстрируется Землей, Луной и другими планетами, продолжающими свое движение вечно в отсутствие какого-либо трения или сопротивления, противодействующего их дальнейшему прогрессу. Именно трение, возникающее из-за неровности земли, сопротивление воздуха и сила притяжения Земли останавливают тела, приведенные в движение вокруг поверхности Земли.

ГРАВИТАЦИЯ.

Инерция представляет собой пассивную силу, гравитация — активное состояние материи; и последнее можно поистине назвать силой притяжения, потому что она действует между массами на ощутимых или неощутимых расстояниях: она иллюстрируется камнем, который, будучи не поддержанным, падает на землю; камнем, давящим с силой на землю и требующим усилия, чтобы поднять его с земли: действительно, обычно сообщается, что именно благодаря случайности — «яблоку, упавшему с дерева» — великий Ньютон был приведен к размышлениям о всеобщем законе гравитации и к тому, чтобы провозгласить его следующими памятными словами:

«Каждая частица материи во Вселенной притягивает каждую другую частицу материи с силой или мощью, прямо пропорциональной количеству материи в каждой и убывающей как квадраты расстояний, разделяющих частицы».

Эти слова могут показаться очень непонятными нашим юным читателям; но при правильном разборе и изучении они четко определяют свойство гравитации. Например, «каждая частица притягивает каждую другую с силой, пропорциональной количеству материи в каждой». Это утверждение было проверено несколько лет назад Маскелайном, который, разыскав и обнаружив крутую, отвесную скалу в горах Шихаллион в Шотландии, подвесил к ней металлический груз на шнуре и, отойдя на удобное расстояние с телескопом и наблюдая за грузом, обнаружил, что он не висит перпендикулярно, как обычный отвес, а притягивается или отклоняется к сторонам скалы какой-то силой притяжения, которая, конечно, не могла быть ничем иным, как той, что указана Ньютоном как сила гравитации.

Fig. 12.

Скалы Шихаллион. Пунктирная линия и груз a представляют обычное положение отвеса, в то время как линия груза b указывает (конечно, с некоторым преувеличением) силу притяжения массы скалы, отклоняющую его от перпендикуляра.

Эта поистине удивительная сила притяжения пронизывает все массы; и будучи, как было сказано ранее, пропорциональной количеству материи, если бы человека можно было перенести на поверхность Солнца, он стал бы примерно в тридцать раз тяжелее: он притягивался бы или отклонялся к Солнцу с силой гравитации в тридцать раз большей, чем на поверхности Земли, и весил бы около двух тонн. Конечно, нянчить ребенка на поверхности Солнца было бы очень серьезным делом при нашей обычной силе; в то время как на некоторых меньших планетах, таких как Церера и Паллада, мы, вероятно, притягивались бы с силой всего в несколько фунтов, и при той же мышечной силе, которой обладаем сейчас, мы вполне могли бы подражать подвигам тех домашних маленьких существ, которых иногда называют «трудолюбивыми блохами», и наши прыжки были бы чем-то чудесным.

Нет очень хорошего эксперимента для лекционного стола, который проиллюстрировал бы гравитацию, хотя можно обратить внимание на тот факт, что кусочек калия, брошенный на поверхность воды в тарелке, обычно устремляется к краям и, как будто притягиваясь, с большой силой прикрепляется к веществу гончарного изделия или фарфора; или, если позволить модели корабля или куску дерева плавать в покое в большом резервуаре с водой, а затем бросить туда несколько легких щепок дерева или кусочков соломы, они обычно собираются и остаются вокруг более крупной плавающей массы.

Очень хорошее представление, однако, можно получить о всеобщем действии гравитации, поддерживающей все вещи в их естественном положении на Земле, взяв обруч и расположив в нем и на нем шары, или модель корабля, или другую игрушку, и проволоки, как показано на нашей диаграмме.

Fig. 13.

a. Центральный шар, представляющий центр тяжести Земли. w w w w. Четыре проволоки, закрепленные в центральном шаре и проходящие через обруч и закрепленные в нем, выступающие примерно на один фут от окружности. b b b b. Два шара — модель корабля и игрушка — работающие на проволоках как бусины, с вулканизированными ремешками из индийской резины, прикрепленными к ним и к окружности обруча.

С помощью этого простого прибора мы можем проиллюстрировать движение тел вверх, вниз и в сторону от Земли, а также противодействие силой гравитации любой тенденции материи упасть с земного шара, что представлено в модели пружинами из индийской резины, притягивающими шары и игрушки обратно к окружности обруча.

Сила гравитации убывает (цитируя остальную часть определения Ньютона) как квадраты расстояний, разделяющих частицы — т.е. она подчиняется принципу, называемому «обратной пропорцией» — а именно: чем больше расстояние, тем меньше сила гравитации; чем меньше расстояние, тем больше сила гравитации. Гравитация подобна распределению света и других лучистых сил и может быть проиллюстрирована следующим образом.

Fig. 14.

Поместите зажженную свечу, отмеченную a, на определенном расстоянии от № 1, доски размером в один квадратный фут; на двойном расстоянии последняя будет отбрасывать тень на другую доску, № 2, размером в четыре квадратных фута; на тройном — № 3, девять квадратных футов; на четверном — № 4, шестнадцать футов; и так далее.

Чтобы провести сравнение между распространением света и силой гравитации, нам нужно только представить свечу a как точку, где сила гравитации существует в высшей степени интенсивности; предположим, что это Солнце — великий центр этой силы в нашей планетной системе. Тело, как в № 1, на любом заданном расстоянии будет притягиваться (как железные опилки к магниту) с определенной силой; на двойном расстоянии, квадрат двух равен четырем, и по обратной пропорции притяжение будет в четыре раза меньше; на тройном расстоянии — в девять раз меньше; на четвертом расстоянии — в шестнадцать раз меньше; и так далее. С помощью этого закона мы можем грубо рассчитать глубину колодца, или обрыва, или колонны, установив время, затраченное на падение камня или другого тяжелого вещества. Падающее тело опускается примерно на 16 футов за одну секунду, 64 фута за две секунды, 144 фута за три секунды, 256 футов за четыре секунды, 400 футов за пять секунд, 576 футов за шесть секунд; пройденные расстояния относятся как квадраты времени.

Предположим, что камню требуется три секунды, чтобы упасть на поверхность воды в колодце, тогда 3 × 3 = 9 × 16 = 144 фута будет грубой оценкой глубины. Расчет превысит истину из-за того, что камень замедляется при падении сопротивлением воздуха.

Все тела притягиваются к Земле одинаково: например, если открытый ящик, скажем, один фут в длину, два дюйма в ширину и два дюйма в глубину, снабдить плотно пригнанным дном, прикрепленным на петле, то ряд веществ, таких как дерево, пробка, мрамор, железо, свинец, медь, можно расположить в ряд; и как только рука убирается, подвижная створка откидывается, и если манипуляция с освобождением люка выполнена хорошо, видно, что все вещества движутся к Земле по прямой линии, как показано на нашем рисунке.

Fig. 15.

Fig. 16.

Если тяжелое вещество, такое как золото, сильно растянуть путем ковки и отбивания в тонкие листы, а затем выпустить из руки, сопротивление воздуха становится очень заметным; и золотая монета и кусок сусального золота не достигли бы Земли одновременно, если бы им позволили упасть с любой заданной высоты. Этот факт легко демонстрируется с помощью длинного стеклянного цилиндрического сосуда, помещенного на воздушный насос, с подходящим прибором, устроенным с маленькими площадками для размещения различных веществ; на две из них можно поместить перо и золотую монету, а на третью — еще одну золотую монету и кусок сусального золота.

Fig. 17.

При подготовке эксперимента следует соблюдать большую осторожность, чтобы маленькие площадки были все хорошо очищены и свободны от любого масла, жира или другого вещества, которое могло бы заставить перья или сусальное золото прилипнуть к площадкам, когда они освобождаются при повороте латунного стопора, работающего в кожаном воротнике. Иногда эти кожи смазываются маслом, и в этом случае, когда создается вакуум, масло под давлением выдавливается и, стекая вниз, может достичь площадок и испортить эксперимент, заставляя перья и сусальное золото прилипнуть к латуни, что вызывает большое разочарование, так как иллюстрация, обычно называемая «экспериментом с гинеей и пером в стекле», требует времени для подготовки. Воздушный насос будучи в исправном состоянии, длинное стекло сначала смазывается на нижнем ободке или крае, а затем прочно устанавливается на пластину воздушного насоса. Верхний край или ободок теперь можно смазать, а золотые монеты, перья и сусальное золото расположить в сбрасывающем устройстве; оно осторожно помещается на верхнюю часть стекла и плотно прижимается. Автор всегда находил, что сальная свеча, завернутая в лист бумаги (так, чтобы около половины свечи оставалось открытой), — лучший жир для смазывания стекла для экспериментов с воздушным насосом; если погода холодная, свечу можно поместить на несколько минут перед обычным огнем, чтобы смягчить сало. Помада подходит вполне хорошо, когда поверхности стекла и латуни все хорошо отшлифованы; но поскольку воздушные насосы и стекла от использования царапаются и трутся, сало, по-видимому, лучше заполняет все обычные каналы, через которые воздух может проникнуть, чтобы испортить вакуум.

Fig. 18.

Прибор теперь настроен, воздух откачивается; и здесь снова нужно соблюдать осторожность, чтобы не стряхнуть золото с площадок. Когда получен надлежащий вакуум, что будет показано манометром насоса, стопор убирается с одной из площадок, и золото с пером падают одновременно на пластину воздушного насоса. Теперь можно отсоединить другую площадку с сусальным золотом и монетой; обе четко показывают, что когда сопротивление воздуха устранено, все тела, называемые «легкими» или «тяжелыми», притягиваются к Земле одинаково. Затем, когда винт в нижней части цилиндров насоса открыт, можно обратить внимание на свистящий звук, который издает воздух при входе в вакуум, и когда воздух снова возвращается в длинный стеклянный сосуд, можно позволить упасть последней площадке; и теперь золотая монета достигает пластины насоса первой, а перо, отставая, проигрывает (как бы) гонку и касается пластины после золотой монеты; тем самым ясно демонстрируя сопротивление воздуха падающим телам.

Другой, и, возможно, менее хлопотный способ демонстрации того же факта — использовать длинную стеклянную трубку, закрытую с каждого конца приклеенными латунными колпачками. Один колпачок должен иметь максимально возможное отверстие, закрытое латунным винтом, а другой может подходить к небольшому ручному насосу.

Fig. 19.

a b. Стеклянная трубка, содержащая кусок золота и перо, которые помещаются внутрь через большое отверстие a. c. Маленький ручной насос.

Если поместить кусок золота и маленькое перо в трубку, можно показать, что первое достигает дна трубки первым, пока она полна воздуха, а когда воздух удаляется с помощью насоса и трубку снова переворачивают, и золото, и перо падают за одно и то же время.

По этой причине все попытки измерить высоты или глубины путем наблюдения за временем, затраченным падающим телом на достижение Земли, должны быть неточными и могут быть лишь грубыми приближениями. Эксперимент, проведенный в соборе Святого Павла с камнем, которому позволили упасть с купола, показал время, затраченное на спуск, равным четырем с половиной секундам: теперь, если мы возведем это время в квадрат и умножим на 16, получится высота 324 фута; тогда как фактическая высота составляет всего 272 фута, и разница в 52 фута показывает, как камень замедлялся при прохождении через воздух; ибо, если бы не было препятствия, он достиг бы земли за 4-3/20 секунды.

Fig. 20.

Сила гравитации далее демонстрируется действием Солнца и Луны, поднимающих воды океана и вызывающих приливы; а также тем, что Земля и Луна, и другие планеты и спутники удерживаются от вылета со своих естественных путей или орбит вокруг Солнца. Также очень ясно доказано, что в Земле должна существовать какая-то сила притяжения, иначе все подвижные вещи — вода, воздух, живые и мертвые материи — улетели бы с поверхности Земли в соответствии с тем, что называется «центробежной силой». Наша Земля совершает один оборот вокруг своей оси за двадцать четыре часа, которая является воображаемой линией, проведенной от полюса к полюсу и представленной проволокой, вокруг которой мы заставляем вращаться сферу. Все объекты, следовательно, на Земле движутся вместе с планетой с огромной скоростью; и это движение называется суточным, или ежедневным вращением Земли. Теперь, следует помнить, что грязь или другое жидкое вещество разлетается и не удерживается окружностью вращающегося колеса: когда вращают швабру или когда собака или овца после дождя отряхиваются, вода отбрасывается тем, что называется центробежной силой (centrum — центр, fugio — убегать от).

ГЛАВА II.

ЦЕНТРОБЕЖНАЯ СИЛА.

Та сила, которая отталкивает вращающееся тело от центра, может быть проиллюстрирована быстрым вращением закрытого зонтика или парасоля вокруг своего центра, где палка является осью — спицы разлетаются, и если в деталях много трения, иллюстрация становится более достоверной при прикреплении пули к концу каждой спицы, как показано на нашем рисунке.

Fig. 21.

Тот же факт можно проиллюстрировать квадратным стержнем из красного дерева, скажем, один дюйм в квадрате и три фута длиной, с двумя створками длиной восемнадцать дюймов, висящими на петлях и параллельными сторонам центрального стержня, которые немедленно разлетаются при вращении длинной центральной части.

Fig. 22.

Игрушка, называемая центробежной железной дорогой, также является очень красивой иллюстрацией того же факта. Стакан воды или монета могут быть помещены в маленькую каретку, и хотя она должна дважды висеть перпендикулярно на линии с Землей, каретка не падает со своего назначенного пути, и центробежная сила прочно прижимает ее к внутренней стороне круга, вокруг которого она вращается.

Fig. 23.

Другая поразительная и очень простая иллюстрация — подвесить полусферическую чашку на трех шнурах и, скрутив их, вращая чашку, наполнить ее водой, и как только рука убирается, кручение шнура заставляет чашку вращаться, и вода описывает круг на полу, вылетая по касательной из чашки, как можно заметить на прилагаемом рисунке.

Fig. 24.

Обруч при качении упал бы на бок, если бы сила гравитации не преодолевалась центробежной силой, которая придает ему движение в направлении касательной (tango — касаться) к кругу. Тот же принцип применяется к вращающемуся волчку — эту игрушку невозможно заставить стоять на острие, пока она не приведена в быстрое движение.

Возвращаясь снова к теме гравитации, мы можем теперь рассмотреть ее в отношении других и более великолепных примеров, которые мы обнаруживаем, изучая науку астрономию.

ГЛАВА III.

НАУКА АСТРОНОМИЯ.

В труде такого рода, специально посвященном очень краткому и популярному обзору различных научных предметов, нельзя много сказать о какой-либо специальной отрасли науки; поэтому будет лучше взять один предмет в астрономии и, обсудив его простым образом, наши юные друзья могут быть стимулированы узнать больше о тех славных истинах, которые можно найти в опубликованных трудах многих выдающихся астрономов, и особенно в труде мистера Хайнда под названием «Иллюстрированная лондонская астрономия». Одним из самых интересных предметов является явление солнечного затмения; и поскольку 1858 год, вероятно, надолго запомнится своим «кольцеобразным затмением», мы посвятим несколько страниц и иллюстраций этому предмету.

Затмения Солнца бывают трех видов — частные, кольцеобразные и полные. Многие люди, вероятно, видели большие частные затмения Солнца и, возможно, предполагают, что полное затмение — это просто усиленная форма частного; но астрономы утверждают, что никакая степень частного затмения, даже когда видна самая малая часть Солнца, не дает ни малейшего представления о полном, ни по торжественности и подавляющему влиянию зрелища, ни по любопытным явлениям, которые его сопровождают.

Покойный мистер Бейли сказал о затмении (обычно называемом затмением Фалеса), которое вызвало приостановку битвы между лидийцами и мидянами, что только полное затмение могло произвести приписываемый ему эффект. Даже образованные астрономы, наблюдая невооруженным глазом Солнце, почти закрытое Луной во время кольцеобразного затмения, не могли сказать, что какая-либо часть Солнца скрыта, и это было замечательно подтверждено во время кольцеобразного затмения 15 марта этого года.

Во время продолжения полного солнечного затмения нам позволен беглый взгляд на некоторые из тех тайн Природы, которые не открываются в другое время — славу, которая приводит в трепетное изумление даже ветеранов-исследователей небес и их звездных миров.

Общее значение затмения можно очень хорошо показать, зажегши обычный масляный или оксиводородный фонарь в затемненной комнате и направив лучи, исходящие из него, на трехфутовый глобус. Фонарь можно назвать Солнцем, и, конечно, понятно, что правильные сравнительные размеры не предпринимаются в этой конструкции; если бы это было так, глобус, представляющий Землю, должен был бы быть просто пятнышком, ибо если мы сделаем модель Солнца пропорционально трехфутовому глобусу, ни один обычный лекционный зал не вместил бы ее. После этого вступления внимание направляется на фонарь, который, подобно Солнцу, самосветящийся и излучает свои собственные лучи; они падают на глобус, который мы обозначили как Землю, и освещают одну половину, в то время как другая окутана тьмой, напоминая нам о непрозрачности Земли и обучая в знакомой манере причинам дня и ночи. Другой глобус, скажем, шесть дюймов в диаметре, поддерживаемый нитью, можно сравнить с Луной, и, подобно Земле, он теперь светится и сияет только заимствованным светом: Луна — просто отражатель света; подобно листу белого картона или металлическому зеркалу. Поэтому, когда маленький глобус проходит между фонарем и большим глобусом, на большой глобус отбрасывается тень: также видно, что освещена только половина маленького глобуса, обращенная к фонарю, в то время как другая половина, противоположная большому глобусу, находится в тени или тьме. И здесь мы понимаем, почему Луна кажется черной, проходя перед Солнцем; так же, перемещая маленький глобус по различным кривым, показывается, почему затмения видны только в определенных частях поверхности Земли; и так как потребовалось бы (грубо говоря) пятьдесят глобусов размером с Луну, чтобы составить один, равный по размеру нашей Земле, тень, которую она отбрасывает, должна обязательно быть маленькой и не может затмить все полушарие Земли, обращенное к ней. Затмение Солнца, следовательно, вызвано непрозрачной массой Луны, проходящей между Солнцем и Землей. В то время как затмение Луны вызвано движением Земли прямо между Солнцем и Луной: большая тень, отбрасываемая Землей, делает полное затмение Луны видимым для большего числа зрителей на той половине Земли, которая обращена к Луне. Все эти факты могут быть четко продемонстрированы с помощью уже описанной конструкции, которую мы даем в следующей иллюстрации:

Fig. 25.

При использовании этого прибора следует объяснить, что если бы Луна была такой же большой, как Солнце, тень была бы цилиндрической, как на рисунке 1, и неограниченной длины. Если бы она была большего размера, она точно напоминала бы тень, отбрасываемую в эксперименте, уже приведенном с фонарем и показанном на № 2. Но будучи намного меньше Солнца, Луна отбрасывает тень, которая сходится в точку, как показано на третьей диаграмме.

Fig. 26.

Fig. 27.

Fig. 28.

Чтобы понять разницу между кольцеобразным и полным затмением Солнца, необходимо упомянуть видимые размеры Солнца и Луны: так, первое — очень большое тело, а именно: восемьсот восемьдесят семь тысяч миль в диаметре; но ведь Солнце находится очень далеко от Земли и удалено от нас на девяносто миллионов миль; поэтому оно не кажется очень большим: действительно, Солнце кажется примерно того же размера, что и Луна; ибо, хотя диаметр Солнца (грубо говоря) в четыреста раз больше диаметра Луны, оно в четыреста раз дальше от нас, и, следовательно, Солнце и Луна кажутся одного размера, и когда они встают на одну прямую линию с глазом, более близкое и меньшее тело, Луна, покрывает большую и более удаленную массу, Солнце; и, следовательно, мы имеем либо кольцеобразное, либо полное затмение, показывающее, как маленькое тело может встать между глазом и большим телом и либо частично, либо полностью затмить его.

Что касается кольцеобразного затмения, необходимо помнить, что пути всех тел, вращающихся вокруг других, эллиптические; т.е. они происходят в форме эллипса, который является фигурой, легко демонстрируемой; и, по сути, является одним из конических сечений.

Если отрезать от конуса срез, параллельный основанию, мы получим круг, вот так —

Fig. 29.

Если его разрезать косо, или под наклоном, мы сразу увидим упомянутую фигуру и получим эллипс, как показано на этом рисунке.

Fig. 30.

Теперь эллипс имеет две точки внутри себя, называемые «фокусами», и их легко обозначить, нарисовав эллипс на диаграммной доске, в которой два гвоздя были помещены на прямой линии и на расстоянии около двенадцати дюймов друг от друга. Связав шнур так, чтобы сделать петлю, или бесконечный шнур, можно сначала нарисовать круг, надев шнур на один из гвоздей и держа кусок мела в петле шнура, его можно вытянуть на полное расстояние и описать круг; здесь фигура создается вокруг одной точки, и чтобы показать разницу между кругом и эллипсом, бесконечный шнур теперь помещается на два гвоздя, и мел, проводимый внутри шнура, больше не создает круг, а ту знакомую форму, называемую овалом. Как сказал бы садовник, овал был начерчен; и две точки, вокруг которых он был описан, называются фокусами. Это объяснение позволяет нам понять следующую диаграмму, показывающую движение Земли вокруг Солнца; последнее помещено в один из фокусов очень умеренного эллипса, а различные точки орбиты Земли обозначены маленькими круглыми глобусами, отмеченными a, b, c, d, где очевидно, что Земля ближе к Солнцу в точке b, чем в точке d. На этой диаграмме эллипс преувеличен, так как он должен, по сути, быть очень близким к кругу.

Fig. 31.

Fig. 32.

Зимой мы находимся примерно на три миллиона миль ближе к Солнцу, чем летом; однако из-за более косого или наклонного направления солнечных лучей в зимний период мы не получаем большего тепла от этого сближения. Таким образом, размер Солнца кажется переменным, но эта кажущаяся разница настолько ничтожна, что не имеет значения для нашего обсуждения. И здесь мы можем задаться вопросом: почему Земля движется вокруг Солнца? Потому что она приводится в движение двумя силами, одна из которых уже была подробно объяснена и называется центробежной силой, а другая, хотя и именуется центростремительной, является лишь иным названием «силы тяготения».

Fig. 33.

Чтобы показать их взаимную связь, предположим, что при сотворении Вселенной Земля, обозначенная буквой a, была брошена рукой своего Творца; согласно закону инерции, она продолжала бы двигаться по прямой линии a c вечно сквозь пространство, если бы не встречала никакого сопротивления или препятствия. Предположим теперь, что Земля достигла точки b и попала в сферу притяжения Солнца s; здесь мы сразу же имеем противоборствующие силы, действующие под прямым углом друг к другу: либо Земля должна продолжать движение в своем первоначальном направлении a c, либо постепенно падать на Солнце. Но заметьте красоту и гармонию этого устройства: подобно бильярдному шару, по которому ударили с равной силой в двух точках под прямым углом друг к другу, она выбирает среднее направление между ними, или то, что называется диагональю параллелограмма (как показано на нашем рисунке бильярдного стола), и движется по кривой линии b d; достигнув d, она снова готова устремиться по касательной; центробежная сила унесла бы ее в точку e, но сила тяготения вновь берет верх над центростремительной, и Земля продолжает свой эллиптический путь, или орбиту, до тех пор, пока Всемогущий Творец, повелевший ей двигаться, не соизволит отменить это повеление.

Fig. 34.

Fig. 35.

Взаимную связь центростремительной и центробежной сил можно проиллюстрировать, подвесив жестяной цилиндрический сосуд на двух веревках; если наполнить его водой, сосуд можно вращать, не пролив ни капли. Разумеется, движение следует начинать осторожно, заставив его раскачиваться, подобно маятнику.

Fig. 36.

Шнур, удерживающий сосуд у пальца, можно сравнить с центростремительной силой, в то время как центробежная сила иллюстрируется водой, которая давит на стенки и остается в сосуде. По тем же принципам Луна вращается вокруг Земли, но ее орбита более эллиптична, чем орбита Земли вокруг Солнца; и из нашей диаграммы очевидно, что в точке a Луна находится гораздо дальше от Земли, чем в точке b. Как следствие, Луна иногда кажется немного больше, а иногда меньше Солнца; видимый средний диаметр последнего составляет тридцать две минуты, тогда как видимый диаметр Луны варьируется от двадцати девяти с половиной до тридцати трех с половиной минут. Если Луна проходит точно между нами и Солнцем в тот момент, когда она кажется наибольшей, происходит полное затмение; если же она проходит между Солнцем и нами, когда она наименьшая — то есть когда она находится дальше всего от Земли, — то ее размера недостаточно, чтобы полностью закрыть Солнце, и вокруг нее остается видимым кольцо солнечного света; это явление называется кольцеобразным солнечным затмением. Этот факт можно эффективно продемонстрировать, поместив оксиводородный фонарь перед полотном или другой белой поверхностью и спроецировав на нее яркий круг света, который можно назвать Солнцем; затем, если пронести круглый деревянный диск между фонарем и полотном на определенном расстоянии от сопла фонаря, весь свет будет перекрыт, круг света исчезнет, и мы получим подобие полного затмения.

Fig. 37.

Если отодвинуть деревянный диск дальше от фонаря и повторить эксперимент, можно обнаружить, что весь круг света не закрывается, а вокруг темного центра появляется кольцо света, что соответствует явлению, называемому кольцеобразным затмением.

Если поместить пулю очень близко к одному глазу, оставив другой закрытым, можно полностью закрыть от обзора большую мишень; но если отодвинуть пулю на большее расстояние от глаза, то будет закрыт только центр, а внешний край или кольцо мишени останутся видимыми.

Когда наступающий край, или первый лимб, как его называют, Луны приближается вплотную ко второму лимбу Солнца, они на некоторое время соединяются чередующимися черными и белыми точками, называемыми «четками Бейли».

Считается, что это явление вызвано отчасти неровным, гористым краем Луны, а отчасти тем неизбежным недостатком телескопов и нервной системы глаза, который имеет тенденцию увеличивать изображения светящихся объектов, создавая так называемую иррадиацию. Чрезвычайно интересно знать, что, хотя облака скрыли кольцеобразное затмение 1858 года во многих частях Англии, у нас остались записи наблюдений одного удачливого астронома, мистера Джона Йетса, который утверждает, что —

«Все явления кольцеобразного затмения были ясно и прекрасно видны на кургане замка Фотерингей, местоположение которого легко идентифицировать. Четки Бейли были совершенно отчетливо видны при завершении образования кольца, что, согласно моим наблюдениям, произошло примерно через семьдесят секунд после часа дня; это длилось около восьмидесяти секунд. "Четки", похожие на капли воды, появились на верхней и нижней сторонах Луны, занимая полные три четверти ее окружности.

До этого верхний край Луны казался темным и неровным, и других изменений цвета не наблюдалось. В 12:43 рога затмения на несколько мгновений приобрели очень черный вид.

Во время затмения не было ничего похожего на сильную тьму, и сумрака было меньше, чем во время грозы. Очевидцы предсказывали дождь, но это была тень быстро уходящего дня. В 12 часов дама, живущая на ферме, внезапно воскликнула: "Коровы возвращаются домой на дойку!", и они пришли, все, кроме одной; впрочем, та последовала за ними в течение часа. Петухи кукарекали, птицы летали низко или беспокойно порхали, но каждый объект вдали и вблизи был хорошо различим глазом.

Своеобразная широкая полоса света тянулась с севера на юг более четверти часа, примерно с 12:54 до 13:10.

Fig. 38.

Fig. 39.

Если кольцеобразное затмение Солнца является поводом для удивления, то полное затмение того же светила гораздо более поразительно; никакое другое выражение, кроме «пугающе величественное», не может дать представление об эффектах полной фазы и о внезапности, с которой она затмевает небесный свет. Говорят, что тьма опускается, словно мантия, и по мере приближения момента полного затмения лица людей становятся мертвенно-бледными, горизонт становится нечетким, а иногда и невидимым, и повсюду возникает общее ощущение ужаса. Это не просто выдумки активного человеческого воображения, ибо они производят равные, если не большие, эффекты на животных. М. Араго приводит пример полуголодной собаки, которая жадно пожирала пищу, но бросила ее в тот же миг, как наступила тьма. Рой муравьев, занятых работой, остановился, когда началась тьма, и оставался неподвижным до тех пор, пока свет не появился снова. Стадо волов собралось в круг и стояло неподвижно, рогами наружу, как будто для защиты от общего врага; некоторые растения, такие как вьюнок и шелковая акация, закрыли свои листья. Последнее утверждение было подтверждено во время кольцеобразного затмения 15 марта 1858 года мистером Э. С. Лейном, который утверждает, что крокусы в обсерватории в Бистоне раскрыли свои бутоны до затмения; они начали закрываться и были полностью закрыты примерно за минуту до наибольшей темноты; а цветы частично раскрылись примерно через двадцать минут после. «Полное затмение» Солнца во все века внушало человеческому разуму ужас и удивление: оно всегда считалось предвестником зла; и не только разум оказывается под сильным впечатлением, когда тьма постепенно закрывает лик Солнца, но в момент полной фазы становится видна великолепная корона, или ореол света, а протуберанцы, или пламя, как их часто называют, появляются в разных точках вокруг круга темной массы. Это сияние не вспыхивает внезапно перед глазами, а, начинаясь у первого лимба Солнца, быстро переходит от одного края к другому. Наша иллюстрация показывает «корону» и «розовые протуберанцы», природу которых мы постараемся объяснить далее. Профессор Эйри описывает переход от последнего узкого серпа света к полностью темной Луне, окруженной кольцом слабого света, как наиболее любопытный, поразительный и магический по эффекту. Процесс формирования короны был виден отчетливо. Она началась на стороне Луны, противоположной той, где исчезло Солнце, и в общем упадке и болезненности, которые, казалось, угнетали всю природу, Луна и корона выглядели почти как местная язва в той части неба, а в некоторых местах они казались двойными. Ее текстура казалась волокнистой или состоящей из переплетенных нитей; в других местах от нее исходили кисти или перья света, и по одной из оценок свет составлял около одной седьмой части света полной Луны. Вопрос о том, является ли корона концентрической по отношению к Солнцу и Луне, специально обсуждался М. Араго, и профессор Баден Пауэлл создал такие превосходные имитации «короны» путем оккультации, или скрытия, очень ярких точек непрозрачными телами, что ее нельзя считать материальной или реальной, хотя следует помнить, что лучшая теория зодиакального света представляет его как туманную массу, увеличивающуюся в плотности по направлению к Солнцу, и все же ни одна часть этой туманной массы не была видна во время полной фазы. Но, безусловно, самыми примечательными из всех явлений, связанных с «полным затмением», являются розовые протуберанцы, горы или пламя, выступающие от окружности Луны к внутреннему кольцу короны; и хотя они наблюдались Васериусом (шведским астрономом) в 1733 году, в 1842 году они застали современных астрономов врасплох, и те не были готовы с инструментами, чтобы установить природу этих странных и почти зловещих форм. Однако в 1851 году были предприняты большие приготовления, чтобы пролить больше света на этот предмет. Профессор Эйри отправился проводить свои наблюдения и говорит: «Внезапность тьмы в 1851 году показалась гораздо более поразительной, чем в 1842 году, а формы розовых гор были самыми любопытными. Одна напомнила ему бумеранг (то любопытное оружие, так искусно бросаемое аборигенами Австралии); об этой же фигуре другие говорили как о напоминающей турецкий ятаган, сильно окрашенный в розово-красный цвет по краям, но более бледный в центре. Другой формой был бледно-белый полукруг, основанный на лимбах Луны; третья фигура представляла собой красное отдельное облако, или воздушный шар, почти круглой формы, отделенный от Луны почти на свою собственную ширину; четвертая выглядела как маленький треугольник, или коническая красная гора, возможно, немного белая внутри»; и профессор продолжает: «Я занялся попыткой грубо зарисовать эти фигуры, и было невозможно, став свидетелем увеличения высоты одних, исчезновения других и появления новых форм, не почувствовать убежденность в том, что эти явления принадлежат Солнцу, а не Луне».

Тем не менее вопрос остается без ответа: что представляют собой эти «розовые протуберанцы»? Если они принадлежат Солнцу и являются горами на этом светиле, то они должны достигать тридцати или сорока тысяч миль в высоту.

М. Фэй официально выдвинул теорию о том, что они вызваны рефракцией, или своего рода миражем, или искажением объектов, вызванным нагретым воздухом. Это явление не является специфическим для какой-либо страны, хотя чаще всего наблюдается вблизи краев озер и рек, а также на жарких песчаных равнинах. М. Монж, сопровождавший Бонапарта в его экспедиции в Египет, стал свидетелем замечательного примера между Александрией и Каиром, где во всех направлениях появлялись зеленые острова, окруженные обширными озерами чистой прозрачной воды. М. Монж утверждает, что «Нельзя было представить ничего более прекрасного или живописного, чем этот пейзаж. В спокойной поверхности озера деревья и дома, которыми покрыты острова, сильно отражались с яркими и разнообразными оттенками, и группа поспешила вперед, чтобы насладиться освежением, которое, казалось, предлагалось им; но когда они прибыли, озеро, на груди которого плавали изображения, деревья, среди листвы которых они возникали, и люди, стоявшие на берегу, как будто приглашая их подойти, — все исчезло, и не осталось ничего, кроме однообразной и утомительной пустыни из песка и неба с несколькими голыми и оборванными арабами».

Если бы М. Монж и его спутники не были разуверены, лично добравшись до этого места, они все до единого были бы твердо убеждены, что эти призрачные деревья, озера и здания существуют на самом деле. Этот вид миража известен в Персии и Аравии под названием «сераба», или чудесной воды, а в западных районах Индии — под названием «шерам». Эта иллюзия является эффектом необычной рефракции, и М. Фэй пытается объяснить розовые горы чем-то подобным.

Однако справедливо будет упомянуть, что ученые астрономы не считают эту теорию сколько-нибудь ценной.

Лейтенант Паттерсон, один из наблюдателей затмения 1851 года, говорит, что «очень примечательно, что пламя или протуберанцы точно соответствуют (по крайней мере, насколько он мог судить) пятнам на поверхности Солнца». Принимая это утверждение вместе с утверждением М. Фэя, можно предположить, как новую идею и не более того, что эти протуберанцы — всего лишь воздушные изображения этих отверстий в атмосфере Солнца, или того, что называют «солнечными пятнами». В «Эдинбургском философском журнале» говорится, что, хотя недавно в Эдинбургской обсерватории было показано, что с помощью определенных оптических экспериментов можно получить красное пламя на лимбе Солнца точно того розового оттенка, который был описан, все же при взвешивании всех доказательств кажется, что существует большое преобладание в пользу того, что пламя затмения является реальными придатками Солнца, и в этом случае они должны быть массами столь огромного размера, что играют не последнюю роль в экономике этого грандиозного светила.

Во время последнего затмения было сильное разочарование тем, что тьма была столь незначительной, хотя, если учесть огромную светоизлучающую силу Солнца и знать, что оно не было полностью закрыто, мы вряд ли могли ожидать иного результата. Нет сомнений, что заметное изменение количества света можно наблюдать только во время полного солнечного затмения, одно из которых произошло 7 сентября 1858 года; но, к сожалению, оно было видно только в Южной Америке; поэтому мы должны довольствоваться описаниями тех астрономов, на которых можно полностью положиться. Из яркого рассказа профессора Пиацци Смита, королевского астронома Шотландии, о полном затмении, увиденном им на западном побережье Норвегии, мы можем составить некоторое представление о внушительном виде окружающей местности, когда она была затемнена во время этого редкого астрономического явления.

Профессор отмечает: «Чтобы лучше понять сцену, читатель должен представить себя на маленьком скалистом острове на гористом побережье, погода спокойная, а небо в начале затмения на семь десятых покрыто тонкими и яркими перисто-слоистыми облаками. По мере приближения затмения облака постепенно темнеют, солнечные лучи уже не могут проникать сквозь них насквозь и пропитывать их живым светом, как прежде, но они становятся темнее неба, на фоне которого их видно. Воздух становится заметно холоднее, облака еще темнее, а вся атмосфера — мрачнее.