Роман Подольный – По образу и подобию (страница 10)
А Демчук сидел на табуретке около ящика и словно чего-то ждал. И дождался. К концу дня он понял «секрет» — его выдало водомерное стекло.
Вода, поднявшись, была захвачена и удержана капиллярами. Слой же воды в нижней части ящика в результате опустился ниже уровня отверстий на вертикальной трубе, и воздух просто перестал доходить до воды. Выходило, что насос качает воздух вхолостую!
На следующий день Саша подал в ящик воду так, чтобы ее слой был на 100 миллиметров выше уровня перфорации. Теперь, как только начинал подаваться воздух, вода поднималась. За 20 минут — на 5 сантиметров. Еще 20 минут работы насоса — еще 5 сантиметров. Ничтожная скорость? Нет, даже если бы это количество воды шло не вверх, под давлением воздуха, а вниз, под силой собственной тяжести, оно двигалось бы медленней.
Словом, в конце концов вода поднялась до чернозема и вошла в почву. А почему?
Этот вопрос сначала надо задать по поводу первого неудачного опыта. Почему он был неудачен?
Потому, что опыт проводился не на воздухе, а в сыром помещении: состояние и движение воздуха не могло не оказывать воздействия на подъем воды. Виноват и кварцевый песок. У него во многом иные свойства, чем у песка Кулунды, он иначе смачивается водой, состоит из мелких кристалликов, а тот — из маленьких неровных шариков.
Нашлись и другие «потому». Отверстия трубок не были защищены, как в опыте Саши, марлей и засорялись.
Но за вопросом: «Почему сначала не удалось?» надо ответить и на другой вопрос: «Почему удалось теперь?»
А с водой происходили очень интересные вещи. Прежде всего — уже чисто механическое давление воздуха заставляло воду подниматься. Но роль играло не только это. Воздух, попав под землю и под воду, стремился выбраться «на волю». В утрамбованном песке для него оставались только дороги по выводным капиллярам — канальцам в массе грунта. Пузырьки воздуха сломя голову кидались в эти ведущие вверх тоннели. И второпях прихватывали с собой капельки воды. Говоря точнее, нижние части этих самых капилляров были уже заняты водой. Пузырек — воздушный шарик — поднимаясь сам, толкал перед собой и эту воду — каналы были слишком узки, чтобы вода и воздух могли в них разойтись.
Газ служит для жидкости лифтом. Давным-давно этот эффект «эрлифта» (от английского «Эйр» — воздух) предложил использовать в нефтедобыче изобретатель В. Г. Шухов.
И опять же, это еще не вся правда.
До сих пор мы говорили об орошении подземными водами с помощью воздуха. А как насчет самого воздуха?
Еще со школьной скамьи мы знаем, что горячий воздух способен нести в себе гораздо больше влаги, чем холодный. Когда горячий воздух загоняется в землю, он охлаждается и отдает грунту избыток влаги, который не в силах удержать. Кроме того, по-видимому, должны иметь место еще какие-то сложные процессы обмена влагой между воздухом и почвой. Об этом говорят, кстати, опыты профессора Н. Холина из Всесоюзного научно-исследовательского института сельскохозяйственного машиностроения. Он вводил в грунт воду непосредственно к корням растений. И пришел к выводу, что каждые 4–5 литров воды, введенных таким образом, «обращаются» в 10–11 литров, взятых почвой у воздуха.
Словом, вполне научно успех опыта был объяснен.
Ящик под зонтом отжил свой век. Задачу, поставленную перед ним, он выполнил. Но идее, во имя которой он родился, уже не дадут умереть.
В 1962 году началась полевая проверка ее на просторах самой Кулунды. Конечно, этот способ орошения будет здесь далеко не единственным.
Если рассказывать так подробно историю создания и проверок каждой модели, мне вряд ли удастся кончить эту книгу. В следующих двух историях о моделях постараюсь избежать биографических подробностей, касающихся их героев.
Итак, история вторая.
Потому, что вертится!
Средневековый мореплаватель деловито втолковывал юнге: магнитная стрелка тянется к Полярной звезде, как подсолнечник поворачивается к Солнцу. Это закон.
Сегодня нам известно, что упрямство компасной стрелки — одно из проявлений магнитного поля нашей планеты. А само магнитное поле проявление чего? Чем оно создано?
С тех пор, как Вильям Гильберт, один из самых блестящих физиков XVI века, объявил Землю большим магнитом, не прекращаются попытки найти объяснение этому бесспорному факту. Сам Гильберт считал, что Земля состоит из магнитного камня, вот потому-то…
И даже обосновал свое мнение. Чем? Ну, вы уже догадались. Разумеется, моделью. Сделал что-то вроде железного глобуса, намагнитил его. И миниатюрная магнитная стрелка повела себя в разных точках поверхности этого глобуса примерно так же, как стрелки больших корабельных компасов в соответствующих точках поверхности Земли. Опыт можно было считать удавшимся. Оппоненты Гильберта оказались повержены. Ведь в ту пору еще не знали точно, что далеко не все, верное для модели, оказывается верным и для ее прототипа.
Позднее предлагались гипотезы о том, что магнитное поле Земли появилось под воздействием магнитного поля Солнца или даже Галактики в целом. Но подсчеты показали, что в этом случае магнетизм Земли был бы несравненно слабее, чем это есть на самом деле.
За объяснением ученые обращались не только к космосу, но и к земным глубинам. Несколько интересных гипотез (одна из них принадлежит известному советскому физику Я. И. Френкелю) связывали магнитное поле Земли с движениями, течениями в массе ее жидкого металлического ядра. При таких движениях, по мнению ряда ученых, должны были возникать электрические токи, постепенно намагничивающие нашу планету. Моделью Земли в этом случае можно было бы назвать не только специально выполненный макет, но и обыкновенную динамо-машину. Одно из возражений в том, что эта гипотеза опирается на гипотезу же — состояние земного ядра неизвестно (многие ученые считают, что оно твердое).
Словом, гипотез было много. Вот почему с таким нетерпением ждали физики всего мира, что скажут по этому поводу наблюдения советского лунника. У Луны при ее небольшой массе и низком удельном весе не может быть того жидкого металлического ядра, на которое опираются гипотезы Френкеля и некоторых других ученых. Значит, если там не окажется магнитного поля, многое станет яснее. Надежды сбылись: Луна оказалась непохожей на Землю. Космос давал свою визу ядерным теориям магнетизма. (Кстати, заметьте: Луна выступала здесь как модель Земли.)
Все, казалось бы, стало на свое место. Но, увы, ненадолго. Одна космическая ракета временно успокоила физиков, а другая вновь внесла смятение в умы. У Венеры вопреки всем ожиданиям магнитное поле оказалось чрезвычайно слабым. (Правда, согласно измерениям голландских физиков, магнитное поле Венеры даже немного больше земного. Но мы здесь берем за основу сведения, полученные с помощью космических ракет.) Космос брал свою визу обратно.
Это уже выглядело непонятно. Сестра Земли, ее двойник, обладающий почти той же массой и, по-видимому, тем же строением (значит, таким же ядром), вдруг подвела ученых. В чем тут может быть дело?
Строение и масса у этих двух планет, насколько нам известно, должны быть сходными. A что, кроме величины магнитного поля, разное? Такое есть. Это скорость вращения вокруг своей оси: венерианские сутки в десятки раз длиннее земных.
И тогда — тогда вспомнили об одной гипотезе, которая была основательно забыта… Нет, пожалуй, не забыта, а заброшена. О ней если речь и заходила в последние годы в трудах по астрономии, то только мимоходом.
Начало ей, по-видимому, положил англичанин Шустер. В 1891 году, когда магнитное поле у Солнца еще только подозревалось (по форме его короны), этот ученый предложил выяснить: не является ли всякое вращающееся тело магнитом?
Годы отдал разработке этой гипотезы большой русский физик П. Н. Лебедев.
Он сделал попытку объяснить появление магнитного поля у вращающегося тела. Лебедев предполагал, что под влиянием центробежной силы отрицательные заряды (то есть электроны) в атомах несколько смещаются перпендикулярно к оси вращения.
В результате тело на поверхности оказывается заряженным отрицательно, что и вызывает появление магнитного поля.
Как проверить эту гипотезу? На сцене снова модель.
Кольцо диаметром в 6 сантиметров делало в опыте Лебедева до 35 тысяч оборотов в минуту. Но самый чувствительный по тем временам магнитометр не обнаружил появления магнитного поля.
Однако Лебедев закончил статью о своем эксперименте словами уверенности в том, что можно провести новые, более точные опыты, выдвинуть другие, более близкие к истине гипотезы.
В 1947 году по физическим журналам мира прошла статья англичанина П. М. С. Блэкета. Объясняя рождение магнитного поля, он не ссылался в ней на законы электродинамики и электростатики, на смещение зарядов в атоме и тому подобное. Он просто предположил, что появление магнитного поля вокруг вращающегося тела — новый закон природы. Казалось бы, это было отступлением перед трудностями. Ведь он попросту отказался объяснить явление, исходя из известных тогда физических законов.
Но в науке это очень смелый шаг. Лишь в редчайших случаях он бывает оправдан — тогда, когда происходят великие открытия.
Так, когда было экспериментально показано, что скорость света не зависит от скорости его источника, — это было новым научным фактом. Когда на основе его была построена специальная теория относительности, факт был, так сказать, возведен в ранг закона. Появление — вернее, познание — новых законов природы — вещь естественная. Если старые, известные законы не могут объяснить новых фактов, приходится искать новые законы.