В нашем случае нетрудно найти ошибку объяснения, на первый взгляд вполне убедительного. Отогнем осторожно один угол бумажки в тот момент, когда она закрывает снизу отверстие незаполненного стакана. Мы увидим, что через воду пройдет воздушный пузырь. Что это показывает? То, что в стакане воздух более разрежен, чем снаружи: иначе наружный воздух не устремлялся бы в пространство над водой. В этом и вся разгадка: стакан хотя и содержит воздух, но менее плотный, чем наружный, а следовательно, слабее давящий. Очевидно, при опрокидывании стакана вода, опускаясь вниз, вытесняет из него часть воздуха; оставшаяся же часть, распространяясь в прежнем объеме, разрежается и давит слабее.
В сущности, и в том случае, когда вода заполняет стакан, казалось бы, целиком, – над бумажкой, кроме воды, имеется в небольшом количестве также воздух. Достаточно самого тонкого слоя воздуха нормальной плотности, чтобы уравновесить давление атмосферы снаружи. Но воздух в стакане немного разрежен по сравнению с наружным, и оттого бумажка прижимается к краям стакана. Если бы воздуха в стакане совсем не было, наружное давление прижимало бы бумажку с силою в 60–70 кг (соответственно площади отверстия стакана). Оторвать бумажку от краев стакана было бы очень трудно; между тем в действительности для этого достаточно самого слабого усилия.
Вы видите, что даже простейшие физические опыты при внимательном отношении могут навести на серьезные размышления.
Водолазный колокол
Для этого опыта годится обыкновенный умывальный таз; но если вы сможете получить глубокую и широкую банку, то опыт проделать удобнее. Вам понадобится еще и высокий стакан. Это и будет ваш «водолазный колокол», а таз с водой представит уменьшенное подобие моря или озера.
Едва ли есть опыт проще этого. Вы держите стакан вверх дном, погружаете его на дно таза, продолжая придерживать рукой (чтобы вода его не вытолкнула). Легко при этом заметить, что вода внутрь стакана почти не проникает: воздух не допускает ее. Это становится гораздо нагляднее, когда под вашим «колоколом» находится какой-нибудь легко намокающий предмет, например кусочек сахара. Положите на воду пробковый кружок, на него – сахар и прикройте сверху стаканом. Смело опускайте теперь стакан в воду. Сахар очутится ниже уровня воды, но останется, сухим, потому что вода под стакан не проникает.
Рис. 67. Стальной шар – батисфера – для глубоководных погружений. Американец Биб опускался в этом снаряде до глубины 660 метров
«Осмотрев еще раз все инструменты и приборы, в 1 час 15 мин. дня мы залезли в батисферу. Люк был захлопнут, и началось крепление десятка больших гаек, от которого мы чуть не оглохли. Затем, одновременно с прощальными словами, был приведен во вращение запорный болт.
«Бартон тотчас отвернул кран кислородного баллона, а я надел наушники и установил контакт с телефонисткой. Я приказал начать погружение. Мы почувствовали, как батисфера дрогнула и, покачиваясь, поплыла в воздухе. Послышался плеск, которого я никогда не забуду, и по стеклу побежали пузыри и пена. Мы погружались в сверкающие изумрудом верхние слои океана.
«Об иллюминаторах из кварца и о люке я не беспокоился. Они отлично выдержали испытание при погружении на 900 метров. Но сальник телефонного ввода пропустил при последнем испытании около 2 литров воды. Другим источником беспокойства была 1 000-ваттная лампа. Мы взяли ее впервые и не знали, какое действие она произведет на кварцевое окошко, около которого помещалась.
«На протяжении первых 60 метров мы старались устроиться как можно удобнее в нашем тесном помещении (поперечник батисферы равен 1,5 метра). Записная книжка, самые необходимые инструменты и фонарик находились у меня в открытом мешке на груди. Мелкие вещи я рассовал по карманам, а все остальное приходилось отыскивать по мере надобности среди других вещей в куче на дне нашего шара. Я занял наблюдательный пост у окна, а Бартон следил за прожектором, сальником и кислородным баллоном.
«В 2 часа 47 мин. шар достиг глубины 300 метров.
«Освещение становилось все более слабым. В течение некоторого времени, вися на этой глубине, мы проверяли состояние нашего мирка. Бартон установил, что люки и кран кислородного баллона в полной исправности. На телефонном вводе также не было никаких следов влажности. Я осветил фонариком окно и увидел, что из-под оправы стекла стекают тонкие струйки. Затем я заметил влажные струйки на всех стенках, и мы поняли, что это результат нормального сгущения наших испарений на холодной стали, а не просачивание воды снаружи.
«Бок о бок с нами плыла пара глубоководных угрей. Под самым моим носом промелькнули морские звезды.
«Кислород уходил быстрее, чем полагалось. Поэтому Бартон начал передавать показания приборов как можно короче, а мои сообщения наверх приобрели чисто телеграфный слог.
«В 2 часа 56 мин. мы были оглушены каким-то ревом и узнали, что сирена буксира отмечает наше погружение на 425 метров, т. е. на глубину, которая была до сих пор рекордной.
«Достигши 450 метров, мы включили прожектор. В свете его луча стали видны два больших угря, которые тотчас же уплыли в сторону.
«На глубине 495 метров стало темно, как… в преисподней. Мне уже не хватало сравнений для определения этого мрака. На расстоянии метра проплыла стая медуз, фосфоресцирующих ярким зеленым светом.
«В 3 часа 6 мин. мы были на глубине 510 метров и оставались здесь в течение трех минут. На этой глубине человеческий глаз не различал никаких признаков солнечного света, даже с помощью инструментов.
«Таким образом я опустился ниже зоны проникновения солнечных лучей, доступных человеческому зрению.
«На глубине 585 метров мы испытали первую серьезную качку. Она началась неожиданно. Я порезал себе губу о выступ окна, а Бартон ударился головой о дверь. Мы пережили самый сильный испуг за все время погружения. На одно мгновение у нас создалось ощущение, будто мы оборвались и опрокидываемся. В дальнейшем такая качка повторялась каждые 2–3 минуты.
«Когда мы погрузились до 630 метров, батисферу качало так сильно, что большая часть наших химических составов просыпалась нам на голову. Пришлось непрерывно перераспределять остающиеся, чтобы обеспечить возможно большую поверхность поглощения углекислого газа.
«В 3 часа 23 мин. я приказал опустить нас глубже, и спустя 3 мин. нам сообщили, что мы находимся на глубине 660 метров. Температура оставалась почти прежней, но сталь была холодна, как лед, а оконное стекло холодило кончик моего носа. Окно приходилось все время протирать.
«Немного спустя, исследуя сальниковые уплотнения над головой, мы установили, что шланг телефонного ввода вдавлен на 1,5 дюйма внутрь батисферы. Качка становилась нестерпимой… Посовещавшись, мы решили, что цель нами достигнута и нет нужды оставаться в этих неприятных и нелегких условиях. Я распорядился начать подъем.