О солнечных зайчиках
Ломоносов
Межпланетный телеграф
Когда знаменитый деятель науки Константин Эдуардович Циолковский разрабатывал межпланетную ракету, его сильно заботила мысль о том, как держать связь между ракетой, летящей в мировых просторах, и ее базой на земле.
Задача как будто бы неразрешимая.
Радиотехники тогда не было. Телеграфных проводов за ракетой не потянешь. Казалось, не обойтись без каких-то новых, неведомых человеку средств.
Летним утром Циолковский, погруженный в расчеты, вдруг зажмурил глаза. Это маленький школьник, пробегавший мимо, сверкнул ему в лицо солнечным зайчиком.
Озорник убегал, испуганно озираясь. Циолковский долго смотрел ему вслед. В голове зарождалась смелая идея.
Ведь ракета летит на Луну, а когда на Земле темнота, лунный диск освещен Солнцем.
Что, если солнечным зайчиком сверкнуть с Луны на Землю?
Как же должен быть виден проблеск ночью, если даже сейчас, когда глаз ослеплен блистанием яркого дня, солнечный зайчик сверкает с такой нестерпимой силой!
Люди думают, что тьма приходит, как слепота, но на самом деле в темноте глаза словно прозревают, и огонь папиросы, с десяти шагов незаметный днем, темной ночью виден за километр.
Циолковский решил прикинуть, большое ли надобно зеркало, чтобы в темную ночь вспыхнуть близ лунного диска звездой.
Астрономы, века наблюдавшие звезды, давно занесли их в каталоги, рассортировав по силе света. В этих каталогах слабые звезды, едва различимые глазом, зовутся звездами шестой величины. Они светят в десять биллионов раз слабее Солнца. Они светят так, как светила бы одна десятибиллионная часть солнечного диска.
Чтоб сверкнуть, как искусственная звезда, зеркало тоже должно светить не слабей.
Копейка на вытянутой руке заслоняет собою весь солнечный диск. Видимые размеры копейки и Солнца одинаковы.
Зеркальце величиною с копейку на вытянутой руке вместит в себе все изображение Солнца.
Луна при затмениях Солнца закрывает собой весь солнечный диск. Видимые размеры Солнца и Луны одинаковы. Значит, если повесить рядом с Луной огромное зеркало, величиной с Луну, все изображение Солнца поместится в его оправе. Такое зеркало будет сиять вблизи Луны как второе, искусственное Солнце. Диаметр Луны свыше трех тысяч километров. Таким же должно быть и зеркало.
К счастью, Циолковскому не нужно было делать искусственных солнц. Его устраивала и крохотная звезда. Ему нужно было зеркало, достаточное для того, чтобы вместить в себе одну десятибиллионную часть солнечного диска. Ему нужна была одна десятибиллионная часть огромного зеркала. Диаметр ее равен одному метру.
Вот как мало надо, чтобы сделать искусственную звезду!
Это понятно. Расстояние от Земли до Луны неизмеримо меньше звездных расстояний.
Маленькое зеркало Циолковский предлагал взять с собой на ракету и сигнализировать им по азбуке Морзе: длинная вспышка — тире, короткая — точка.
Когда вы вертите кусочек зеркала в руках, с уважением рассматривайте осколок. У вас в руках межпланетный телеграф.
Гелиограф
На войне вместе со всей сложной техникой, вместе с танками и самолетами, пулями и снарядами, телефоном и радио работают я солнечные зайчики. Солнечные зайчики несут команды и донесения.
Бывает, что в горной войне непроходимое ущелье преграждает путь связистам, разматывающим жесткую нить телефонного кабеля.
И тогда на склоне горы появляется ослепительный солнечный зайчик. Вспыхнул, погас, снова вспыхнул и пошел сверкать короткими и длинными вспышками.
Длинные проблески следуют за короткими, как тире и точки в азбуке Морзе.
Это работает гелиограф — солнечный светосигнальный прибор.
Здесь нарисованы два гелиографа: легкий «ГП-140» и тяжелый «ГК-250». Оба они состояли на вооружении Советской Армии.
«ГП-140» означает «Гелиограф полевой с диаметром зеркала 140 миллиметров», «ГК-250» означает «Гелиограф крепостной с диаметром зеркала 250 миллиметров».
Пусть они не кажутся слишком сложными.
Слово «гелиограф» происходит от двух греческих слов: «гелиос» — солнце и «графо» — пишу.
Гелиограф — это механизм для пускания солнечных зайчиков.
Каждый знает, как трудно бывает ручным зеркальцем пустить зайчик в нужном направлении и как трудно, отведя его в сторону, снова навести обратно.
Ну, а тут все для этого приспособлено.
Зеркало не держат в руках, а устанавливают, как фотоаппарат, на треноге. Оно держится в подвижной лире, как кожух прожектора.
Так же как ручки радиоприемника позволяют медленно двигать стрелку по шкале, так и маховички механизма наводки зеркала позволяют медленно поворачивать зеркало вверх и из стороны в сторону.
Как и винтовки, гелиографы имеют прицелы для наводки зайчика точно в цель.
Пускают зайчики так: наводят и уводят солнечный зайчик, слегка наклоняя зеркальце. Так же сигнализируют гелиографом: зеркальце отклоняют рычагом, похожим на телеграфный ключ.
Одним зеркалом не удается при всех положениях солнца поймать солнечный луч и отразить его в нужную сторону, и гелиографы имеют второе, вспомогательное зеркало. Им в трудных случаях ловят солнечный луч и уже от него отражают на основное зеркало.
Вот и весь гелиограф.
Не удивляйтесь, что такая нехитрая штука применяется до сих пор наряду с телефоном и радио. Гелиограф легок и прост. Дальность действия его огромна: в солнечный день, когда глаз ослеплен настолько, что не видит ни звезд, ни луны, зайчик «ГК-250» виден километров за полтораста.
Нет ни одного средства связи с такою дальностью действия при таком незначительном весе.
Свет гелиографа видят только те, на кого наведен зайчик: со стороны сигналы невидимы, их трудно перехватить.
Наконец, гелиограф не нуждается в дорогих электрических батареях, которые постоянно приходится менять в электрических средствах связи.
Часовщик и зайчик
Один часовщик на старости лет стал жаловаться, что тускнеет белый свет, солнце стало светить слабее, чем раньше.
— То не солнце, — отвечают ему, — а глаза твои стали слабее.
И впрямь, ослабели его глаза, и под вечер, когда смеркалось, он переставал различать то, над чем работал.
Сумерки стояли в закоулках часовых механизмов.
Оси, пружинки, колесики и рычажки затемняли друг друга, словно ветви дремучей и темной чащи.
Часовщик мог работать лишь в солнечные дни, на столе у окна, раскладывая свою работу в квадратиках солнечного света.
Все слабели его глаза. Оказалось, и солнца мало.
Часовщик попробовал усилить освещение свечой, но от пламени ее в ярких солнечных лучах протянулась по столу зыбкая серая тень.
Тогда часовщик маленьким зеркалом поймал солнечный зайчик и направил его в нутро часового механизма. И нутро озарилось, засверкало позолотой, замерцали головки винтов, заметались искорки на колесиках и пружинках.
Два солнца светили внутрь часов: одно с неба, другое из зеркала.
Часовщик взял пинцет и принялся за починку.
Но солнце медленно катилось по небосклону, а вслед за ним полз по столу солнечный зайчик. И он быстро уполз прочь с часов, туда, куда увело его солнце. Пришлось снова ловить зайчик и, поймав, водворять на место.
Началась игра: зайчик убегал, часовщик его ловил зеркальцем и приводил обратно. Целый день часовщик не столько работал, сколько гонялся за зайчиком. Надоело.
— Погоди, непоседа, — вздохнул часовщик, — я устрою машину, чтоб держала тебя на привязи. И это не так хитро. Солнце движется в небе не вкривь и вкось, не вприпрыжку, а по кругу, чинно и равномерно, словно стрелка гигантских часов. Вот я и зеркальце заставлю двигаться так же размеренно по кругу, чтобы постоянно тащить тебя обратно, когда ты будешь удирать…
И он посадил зеркальце на ось большого часового механизма. Получился прибор под названием гелиостат. Двигалось солнце в небе по огромному кругу, мерно тикал механизм, и вслед за солнцем поворачивалось зеркало, постоянно возвращая к месту работы убегающее солнечное пятно.
Так часовщик приручил солнечный зайчик, взял его в помощники и заставил светить своим старым глазам.
Солнечная машина
Когда светит солнце, вода в кувшине разогревается и становится теплой, как парное молоко.
Но вскипеть вода на солнце не может — недостаточно жарко греет солнце.
Если бы вдруг случилось необычайное — появились бы в небе сразу десять солнц, все палящие, все жгучие, все жаркие, — тогда другое дело, тогда закипела бы в кувшине вода.
Только откуда взяться стольким солнцам?
Но, оказывается, можно сделать так, чтоб ходило над кувшином несколько солнц: взять да поставить рядом зеркала. Надо так установить зеркала, чтоб кувшин, если б сделался зрячим, смог увидеть несколько солнц: одно в небе, остальные в зеркалах. Ставишь сотню зеркал — сотня солнц в зеркалах и одно в небе. Запоет, забурлит вода в кувшине, повалит валом пар. И зажмуришь глаза, если взглянешь со стороны: сотня солнечных зайчиков облепила кувшин — греет воду.
Инженеры построили солнечную паровую машину. Она походила на гигантский цветок колокольчик. У нее был венчик из зеркала и паровой котел, похожий на тычинку. Венчик двигался вслед за солнцем, как головка настоящего цветка. Лучи попадали в широкий венчик, отражались в зеркалах и собирались на узком котле-тычинке.
Тысяча семьсот зеркал составляли лепестки. Тысяча семьсот солнечных зайчиков облепляли котел-тычинку. Тысяча семьсот солнц, обступив котел, сияли в зеркалах.
Вода кипела в котле от восхода до захода, и пар из котла двигал паровую машину.
Не надо было ни угля, ни нефти, ни дров — машина вертелась даром и приводила в движение мощный насос. Так работали солнечные зайчики.
И механик шутил, что двигатель его не в пятнадцать лошадиных, а в тысячу семьсот «солнечно-зайчиных» сил.
Атака Архимеда
В 214 году до нашей эры римляне воевали с греками. Римский флот подходил к Сиракузам. Бирюзовое небо стояло над тихим заливом. Синие волны плескались о белую гавань. Как огромные яркие птицы, расписные галеры вплывали в залив. Свежий ветер вздувал паруса. Гребцы налегали на весла.
— Ты молод и зорок, — сказал капитан рулевому, — что ты видишь на вражеском берегу?
— Я вижу великое множество женщин. В белых туниках стоят они на ступенях гавани.
— Отчего они не прячутся за городскими стенами? Что делают там на берегу?
— Они смотрят на нас и грозят нам сжатыми кулаками. Я вижу старика с седою бородой. Он стоит неподвижно, глядя вдаль.
— Это Архимед, знаменитый греческий инженер. Он искусен в постройке военных машин. Каждый раз он готовит что-нибудь новое. Что-то он там задумал?
Галеры подплывали ближе. Воины грозно гремели щитами, сгрудившись у бортов.
И вдруг передний корабль озарился невиданным светом. Парус его засиял так ярко, что все отвели глаза. Все, казалось, померкло вокруг. Слепяще яркий корабль затмевал сверкание солнечного дня.
Легкий серый дымок окутал снасти. Воины с криками заметались по палубе, роняя оружие и падая навзничь. Рабы побросали весла и рвались с цепей, взывая о помощи.
— Парус чернеет! — закричали с галер.
Парус чернел у всех на глазах.
Резкий порыв ветра налетел на галеру. Парус, вздувшись, с грохотом лопнул. Бледно-красное пламя охватило его, развеваясь по ветру, как знамя. Дымные красные языки пробежали по палубе. Корабль пылал, как пловучий костер.
На галерах застыли от ужаса. Капитаны приказали поворачивать вспять.
Но гавань наполнилась вдруг нестерпимо жгучим сверканием. Ослепительные блестки засверкали у женщин в руках. Казалось, что каждая женщина вертит в руках маленькое солнце.
Обжигающий жар ударил в глаза. Капитан бросился к борту, прикрывая щитом опаленное лицо. Корабельные снасти, обугливаясь, чернели. Еще одна из галер запылала пловучим костром.
Так, говорит предание, Архимед сжег вражеский флот на подступах к Сиракузам.
Толпы женщин собрались на зов Архимеда в Сиракузскую гавань. Каждая принесла с собой ручное зеркальце. Все по команде направили солнечные зайчики на римские галеры.
И солнечные зайчики сожгли корабли.
Архимед был великий ученый древности, и о его изобретательности слагали легенды. Говорили, что он изобрел такие огромные краны, что они хватали вражеские корабли, тащили высоко в воздух и вытряхивали из них людей, как насекомых.
Средневековые ученые преклонялись перед античной наукой. Они верили всему, что рассказывали о древних.
Но в XVIII веке французский ученый Бюффон решил проверить на опыте лучевую атаку Архимеда.
Он ухитрился поджечь солнечными зайчиками вязанку дров на расстоянии семидесяти метров, но для этого ему пришлось взять триста шестьдесят больших зеркал и долго ждать, пока дрова загорятся.
Попробуем сами проверить, мог ли Архимед сжечь корабли на расстоянии, скажем, километра.
Возьмем зажигательное стекло. Оно собирает лучи в яркое круглое пятнышко. Пятнышко жжет так крепко, что им выжигают узоры на дереве.
Все лучи, падающие на стекло, собираются в пятнышке. Если у вас хорошее стекло, то площадь пятнышка примерно в тысячу раз меньше площади стекла — значит, жар там такой, словно светит тысяча солнц. Этот жар моментально обугливает дерево. Значит, надо тысячу солнц, чтобы сжечь деревянный корабль.
Зеркала в руках женщин действуют так же, как зеркала солнечной машины.
В каждом зеркале — отражение солнца.
Если зеркала достаточно велики, чтобы вместить в себе все изображение солнечного диска, то нужно тысячу зеркал, чтобы поджечь корабль.
Как велики должны быть зеркала, мы знаем. Мы уже высчитали, проектируя межпланетный телеграф.
Зеркальце на вытянутой руке вмещает в себе весь солнечный диск. Длина руки — один метр, диаметр копейки — один сантиметр. Километр в тысячу раз длиннее руки. Значит, диаметр зеркала должен быть в тысячу раз больше диаметра копейки. Диаметр зеркала— десять метров. Такое зеркало будет сиять на расстоянии километра, как искусственное солнце. Чтобы поджечь корабли, нужно тысячу зеркал таких размеров.
Зеркала в руках женщин гораздо меньше. Диаметр ручного зеркальца — десять сантиметров. Значит, нужно десять миллионов женщин с зеркалами, чтобы на расстоянии километра поджечь неприятельский флот.
История о солнечных зайчиках Архимеда всего лишь красивая выдумка.
Об искрах
Пословица
Огниво
Речь идет о ничтожной вещи — о мельчайшем осколке каменного топора. Представьте, работает в древней пещере первобытный каменотес. Он вытесывает из кремня каменный топор.
Тяжелый труд. Каменотес старается изо всех сил. И с таким азартом бьет камнем по камню, что летят во все стороны крохотные осколки, добела раскаленные от удара.
Искры!
Падает искра в подстилку, сухую траву, — закурился дымок, затеплился огонь.