«Воздухоплавание: Популярный трактат о развитии летательных аппаратов и авиационной метеорологии»

«Торнадо возникают в южных и юго-восточных квадрантах областей низкого давления, вдоль границ холодных и теплых масс, которые вошли в структуру циклона. Когда холодная масса накладывается на теплую массу, как это было в Сент-Луисе, торнадо произойдет, если разница в удельном весе будет достаточной для начала бурного перемешивания, а вращение будет происходить вокруг вертикальной оси, а не вокруг горизонтальной, как в случае с грозами».

Morey

Fig. 53.—Vertical Section of Short Tornado.

Размер и форма смерчей сильно меняются в зависимости от состояния атмосферы. Как отмечает Феррел, они могут варьироваться «от формы облака, опущенного на большую площадь земной поверхности при торнадо, где воздух почти насыщен паром, а общее основание облаков очень низкое, несколько похоже на то, что представлено на рис. 53, до той, которая возникает, когда воздух очень сухой, и когда торнадическое действие едва способно опустить облако с большой высоты в тонкий смерч малого диаметра, несколько похоже на то, что представлено на рис. 54. Хорнер говорит, что их диаметры варьируются от 2 до 200 футов, а высота — от 30 до 1500 футов. Доктор Рейе утверждает, что их диаметры на суше, у основания, иногда превышают 1000 футов. Эрстед определяет обычную высоту смерчей от 1500 до 2000 футов, но заявляет, что в редких случаях они могут быть не менее 5000 или 6000 футов. 14 августа 1847 года профессор Лумис наблюдал смерч на озере Эри, высота которого, по грубой оценке, составляла полмили, а диаметр — около 10 стержней у основания и 20 стержней выше».

«Судья Уильямс, говоря о торнадо в Ли-Саммит, где он его видел, сказал: «Там, где он касался облаков наверху, он казался размером с человеческое тело, а затем сужался до размера простого стержня».

Morey

Fig. 54.—Vertical Section of a Tall Tornado.

Когда вихрь торнадо настолько высок и силен, что поднимает капли дождя до замерзающих слоев, его обычно называют градом. Замерзание обычно происходит в тех изобарических поверхностях, которые опускаются в центре вихря, но достигают лишь части пути к земле. Как показано на рис. 55, чистый водяной пар вблизи земли конденсируется в облако при пересечении изобарической поверхности с достаточно низким давлением и температурой; затем он движется как смесь облака и дождя, пока не пересечет изобару замерзания в область образования снега и града; оттуда он наконец изгибается наружу к более спокойному воздуху и опускается как облако из смеси пара, дождя и замерзших частиц. Часть этого ледяного ливня может достичь земли в виде града или дождя, при этом снег и крупа тают по пути; в то время как другая часть может быть снова втянута в быстрый восходящий поток и унесена ввысь, пока ее замерзшие капли или гранулы не станут настолько большими из-за аккреции, что упадут на землю под собственной тяжестью, даже если им придется преодолеть яростный восходящий ветер. Хорошая иллюстрация этого цикла в центре града из природы представлена в следующем отрывке мистером Джоном Уайзом, американским отважным пионером-воздухоплавателем:

«Этот шторм возник над городом Карлайл, штат Пенсильвания, 17 июня 1843 года. Я вошел в него как раз в момент формирования. Ядро облака только начинало расширяться, когда я неосторожно вошел в вихрь. Меня швырнуло в него так быстро, что у меня не было возможности осмотреть окрестности снаружи, и поэтому я должен ограничить этот рассказ его внутренним действием. При входе в него движения воздуха раскачивали воздушный шар туда-сюда и по кругу, и неприятное и вызывающее тошноту движение сопровождалось мрачным воющим шумом, а через несколько минут после этого послышалось падение сильного дождя внизу, напоминающее по звуку водопад. Цвет облака внутри был молочного оттенка, несколько похожий на плотную массу пара на открытом воздухе, и холод был настолько острым, что моя борода покрылась инеем. Поскольку во время моего заточения в этом шторме не было электрических разрядов, его можно было бы перенести довольно комфортно, если бы не морская болезнь, вызванная взволнованным воздушным штормом. Тем не менее, я мог слышать, видеть и даже чувствовать запах всего, что было рядом и вокруг. Маленькие гранулы снега (с ледяным ядром при разломе) обильно барабанили вокруг меня в беспорядочном и хаотичном порядке, и легкие порывы ветра, казалось, время от времени проникали в это облако сбоку, несмотря на то, что все это время существовал восходящий столб ветра. Этот восходящий поток поднимал воздушный шар до точки в верхних облаках, где его сила истощалась из-за расширения пара, откуда воздушный шар выбрасывался наружу, падал на некоторое расстояние, затем втягивался в вихрь, снова поднимался вверх, чтобы совершить тот же оборот, пока я не прошел через холодную печь семь или восемь раз; и все это время был ощутим запах серы, или того, что сейчас называют озоном, и я обильно потел по какой-то неизвестной мне причине, если только не от чрезмерного возбуждения. Последний спуск в этом облаке вывел воздушный шар через его основание, где вместо гранул снега я столкнулся с проливным дождем, с которым я вышел на чистое поле, и шторм прошел мимо».

Как и следовало ожидать, градины сильно различаются по форме, размеру и количеству. Если случайно какие-либо градины слегка сплющиваются, они ровно движутся в восходящем потоке и, следовательно, за счет агрегации растут наиболее быстро на периферии, которая является линией пониженного давления. Временами они бывают более или менее овальными, а иногда они выглядят как фрагменты значительных масс льда, возможно, разбитых при столкновении в бурных частях трубки торнадо. Их большое разнообразие по форме и объему можно оценить по следующим выдержкам, взятым из записей Службы сигналов:

Fig. 55.—Vertical Section of a Hail Tornado.

В «Профессиональной статье Службы сигналов № 4», описывающей торнадо 29 и 30 мая 1879 года в Канзасе, Небраске, Миссури и Айове, встречается этот отрывок, касающийся торнадо в Делфосе, штат Миссури:

«На ферме мистера Питера Бока, в соседнем округе Фаунтин, примерно в 4 милях к западу от центра шторма, и во время града, предшествовавшего торнадо, падали массы льда размером с голову человека, разбиваясь на куски при ударе о землю. Одна из них измерялась 13 дюймами в окружности, другая — 15, а отверстие, сделанное одной из них, упавшей недалеко от места мистера Дж. Х. Камса, измерялось 7 дюймов в поперечнике в одну сторону и 8 в другую. Этот огромный фрагмент воздушного льда разбился на мелкие кусочки, так что его точный размер определить не удалось».

Приводится следующее описание торнадо, посетившего округ Линкольн, штат Небраска, в то время:

«Сначала градины были размером с мраморные шарики, но они быстро увеличивались в диаметре, пока не стали размером с куриные яйца и очень однородными по форме. После того, как осадки продолжались около пятнадцати минут, ветер стих и мелкий град почти прекратился, когда начали падать перпендикулярно большие тела замерзшего снега и льда, некоторые круглые и гладкие, размером с пинтовую чашу, другие склонные к сплющиванию, с зубчатыми краями, а другие напоминали грубые морские ракушки. Одна из последних, после того как пролежала час на солнце, измерялась четырнадцатью дюймами в окружности».

Следующее было сообщено наблюдателем Службы сигналов в Форт-Эллиотте, штат Техас, в 1888 году:

«Гроза началась в 16:10 и закончилась в 19:40, двигаясь с юго-запада на северо-запад. Град начался в 17:18 и закончился в 17:26, градины были сфероидальной формы и около двух дюймов в диаметре; образование — твердый снег. «Разломы» (холмы) у подножия равнин в нескольких милях к северо-западу от станции были абсолютно белыми от градин в течение трех часов после шторма. Это наблюдали все на станции; утром 26-го я дошел до ручья Свит-Уотер, расположенного в трех четвертях мили, и увидел огромные валы градин, которые были смыты за ночь. Низины вдоль Свит-Уотер были буквально покрыты валами градин глубиной от шести до восьми футов. По оценкам, града было достаточно, чтобы покрыть десять акров на глубину шесть футов. Градины убили пять лошадей, которые находились в прерии на ранчо в шести милях к северу от станции. Ручей Свит-Уотер был выше, чем когда-либо прежде, паводок уничтожил почти весь огород поста. Предполагается, что высокая вода была вызвана «облачным взрывом» у или вблизи подножия равнин, где берет начало Свит-Уотер; на станции выпало всего 0,36 дюйма осадков. В воскресенье, 27 мая, на берегах Свит-Уотер были собраны градины, которые были смыты и лежали сугробами глубиной 6 футов, по фактическому измерению наблюдателя».

Когда после заточения и длительного удержания в мощном вихре торнадо скопившийся дождь или град наконец прорывается и обрушивается на землю сплошным водопадом, это явление обычно называют «облачным взрывом». Предыдущий пример является частичной иллюстрацией. Ниже приводится цитата из Эспи, описывающая облачный взрыв недалеко от Холлидейсбурга, штат Пенсильвания, в котором вода, по-видимому, хлынула почти сплошным потоком:

«При осмотре северной стороны этого хребта у основания на равнине внизу были обнаружены большие массы гравия, камней, деревьев и земли в количестве 22 штук, смытые со стороны хребта проточной водой. Места, откуда начались эти массы, можно было легко увидеть с основания, так как они находились всего в 30 ярдах вверх по склону. При подходе к вершинам этих размывов они оказались почти круглыми бассейнами глубиной от 1 до 6 футов, без каких-либо стоков, ведущих в них сверху. Старые листья прошлогоднего роста и другие легкие материалы лежали нетронутыми сверху, в пределах дюйма от края этих бассейнов, которые были обычно срезаны почти перпендикулярно с верхней стороны и вымыты начисто с нижней. Большая часть этих бассейнов была почти одинакового диаметра, около 20 футов, и деревья, которые стояли на своих местах, были все вымыты. Те, что находились ниже бассейна, обычно стояли, и по листьям и траве, нанесенным на их верхнюю сторону, было видно, насколько высоко была вода при стекании по склону хребта; на некоторых она достигала трех футов. Вероятно, однако, она всплескивала на деревья выше своего общего уровня».

Сухие вихри умеренного размера, но иногда значительной силы, часто возникают в ясную погоду, когда процент влажности невелик, а вертикальный температурный градиент необычно выражен. В этом случае может наблюдаться сильное волнение воздуха, становящееся видимым на поверхности земли из-за легкого мусора на суше или кипения воды в море; но основная часть трубки невидима и свободна от тумана, за исключением большой высоты, где начинается осаждение, увенчанное растущим пятном белого облака в ясном небе, которое может постепенно расширяться и конденсироваться настолько, чтобы вызвать ливневый дождь. На суше сухой вихрь может быть очерчен как высокий столб кружащейся пылью или песком. В этом случае, если вращение сильное, центральное ядро может казаться чистым и прозрачным из-за центробежной силы, которая удерживает зерна снаружи, где они уравновешиваются давлением врывающегося воздуха. В таких вихрях песчаный смерч может казаться полым, как в случае со смерчами, внутренние ядра которых свободны от облаков или конденсированного пара. С другой стороны, мириады мягких прозрачных вихрей, не отмеченных ничем, кроме пуха или невидимой для человека пыли, или тусклых воздушных преломлений, могут резвиться и играть в безграничном небе, оставаясь незамеченными тупыми глазами людей, но постоянно занятые созданием или выстраиванием облаков и поддержкой в восходящем потоке тяжеловесных орлов, стервятников и всего выводка пассивных летунов, которым мы еще не научились подражать. Таким образом, когда мы помним, что восходящий поток воздуха всего в один ярд в секунду, слишком слабый, чтобы поддержать падающий волос, все же достаточен, чтобы нести кондора и альбатроса без взмаха крыльев, кажется важным исследовать эти второстепенные вихри и установить их доступность и практическую полезность для человеческого парения.

ГЛАВА XVII

THUNDERSTORMS, WIND GUSTS

Еще одним интересным видом атмосферных возмущений является привычная тепловая гроза. Это не синоним тех наэлектризованных торнадо и циклонов, которые сопровождаются громом и молнией, иногда очень сильными. Большинство торнадо — это грозы, но не наоборот. Гроза не является по существу вихрем, а скорее шквалом ветра, отмеченным внезапными изменениями температуры и давления, несущим с собой массивные облака, наполненные дождем или градом, и разрушительные электрические заряды, часто вспыхивающие на землю или из точки в точку в небе. Ее приближение обычно возвещается грохотом грома и тяжелыми черными облаками вдоль горизонта. Ее продолжительность невелика, варьируясь от нескольких минут до часа или двух. Дальнейшие характеристики выражены Муром следующим образом:

«На суше грозы возникают чаще всего в определенные часы дня или ночи, такие как с 3 до 5 часов дня или с 9 до 10 часов вечера, а иногда даже в 2 или 3 часа ночи, но такой суточный период не наблюдается в открытом океане. Явления обычно происходят в довольно регулярном порядке следования. После нескольких часов хорошей погоды с легкими ветрами наступает затишье; кучевые облака становятся больше, нижний слой облаков движется быстро; начинаются порывы ветра с облаками пыли, видно, что дождь идет на расстоянии; движение дождя и пыли показывает, что ветер дует из этого дождевого облака вблизи земли, независимо от того, в какую сторону движется дождливый регион; несколько крупных капель падают из легких облаков, а затем внезапно начинается сильный дождь. Молния, которая могла возникнуть в течение предыдущих нескольких минут, становится более частой и более сильной по мере усиления дождя. После максимальной интенсивности дождя и ветра молния также уменьшается или полностью прекращается, и мы вскоре можем сказать, что шторм прошел. Если мы будем наблюдать за его отступлением от нас во второй половине дня, мы увидим заднюю часть большого кучевого облака, на которое светит солнце, но сквозь чью темно-синюю завесу облаков и дождя ничего, кроме случайных молний, не видно. После того, как шторм прошел, нижние слои атмосферы вскоре становятся заметно прохладнее и суше, небо почти очищается от облаков, а ветер сменился на какую-то другую точку компаса, чем та, которая преобладала до шторма».

Генезис гроз разнообразен и многогранен. В одном простом типе большой участок нагретого воздуха в нестабильном состоянии и с высоким процентом влажности раздувается вверх в центре, восходящий влажный воздух образует на высоте осаждения растущее облако, которое может стать очень широким, темным и громоздким, дрейфуя над землей с преобладающим течением. В конечном итоге начинает формироваться дождь, или это может быть град или снег, если нагретый столб достигает большой высоты. Падающий ливень охлаждает воздух от облака до земли, увеличивая его плотность и существенно утяжеляя его нисходящими жидкими или твердыми частицами. Ливневый столб затем опускается, особенно вдоль своей внутренней части, где он наиболее зрелый, вызывая тем самым порыв прохладного воздуха вдоль земли, непосредственный предвестник и вестник дождя. Этот порывистый поток толкает вверх окружающий чистый влажный воздух, тем самым формируя новые границы массивных кучевых облаков вокруг старого нимба, расширяющегося внутри, поливающего, охлаждающего и опускающегося. Таким образом, область дождя расширяется и распространяется, иногда с почти равной скоростью во всех направлениях, но обычно быстрее всего в направлении наиболее нестабильного состояния или преобладающего в то время дрейфа атмосферы. Действительно, передние ряды облаков могут значительно опережать ветер, казалось бы, своим властным шумом и гигантским мраком вербуя новых рекрутов, как по волшебству, из ясного неба. Перед этим торжественным сбором и турбулентным фронтом шторма черные пары, внезапно встрепенувшись в видимую форму, устремляются вверх в рваных клочьях, как дым от невидимых огней, и быстро сливаются с общим массивом компактного облака, расширяющегося по небу. Опять же, несколько гроз, слившихся, как горный хребет в сплошную фалангу, могут пронестись в ряд над континентом, с длинным горизонтальным [71] валом, постоянно поднимающимся спереди и вздымающим душный воздух, тем самым постоянно пополняя тяжеловесные кучевые облака, которые составляют авангард этого далеко идущего и титанического марша облаков. Такой шторм обычно мощный и устойчивый, обычно продолжающийся до заката солнца и тени ночи, охладившие нижний воздух, и тем самым успокоившие волнение, ослабив силы, способствующие его прогрессу».

Скорость подъема воздуха под основанием грозового облака является вопросом, представляющим некоторый интерес в аэронавтике. Если подъем составляет хотя бы фут или два в секунду, можно ожидать, что стервятники предпочтут парить под грозовым облаком в период его формирования. Здесь также аэропланист мог бы попытаться установить рекордный полет, если бы облако было достаточно высоко, чтобы не мешать ему. Но если бы он рискнул проникнуть в основание грозового облака, он мог бы обнаружить, что суматоха слишком нерегулярна и напряженна для его комфорта.

Столь же интересен длинный воздушный вал, который ведет наступающий шторм. Когда авиаторы сделают это театром своих авантюрных забав, играючи мчась перед челом бури и безвредной яростью молнии, веселокрылые вестники грядущего шума, плывя, возможно, с ослабленной движущей силой, но быстрыми и безопасными, как буревестники в море?

Помимо ветров и воздушных течений, обычно изучаемых метеорологами, существуют второстепенные возмущения, которые затрагивают более конкретно путников неба, будь то птицы или люди. Атмосфера довольно часто бывает взволнована невидимыми потрясениями; наиболее ощутимыми, действительно, над пересеченной местностью, но заметными также над гладкой землей и на всех высотах от земли до самого высокого облачного края. Перед восходом солнца и обычно в равномерно пасмурную погоду эти разнообразные и неопределенные движения воздуха наименее активны для любой заданной скорости общего дрейфа атмосферы; но когда светит солнце и почва неравномерно нагревается, возмущения становятся наиболее выраженными. Целый отряд игривых зефиров поднимается и садится вместе с солнцем, в дополнение к уже изученным суточным ветрам. Над пыльной равниной они обнаруживают свое присутствие и форму в тех извивающихся столбах, которые составляют предохранительные клапаны атмосферы и предотвращают разрушительную силу восходящего потока, который возник бы, если бы значительная область поверхностного воздуха чрезмерно нагрелась. Над городом, особенно зимой, местные потрясения атмосферного прибоя обнаруживаются в игре тысячи дымных столбов, а еще лучше, когда идет снег, в непрерывном набухании и изменении хлопьевидного потока, чьи всплески и вихри сбивают зрение своей сложностью. Над водой облака тумана и дымящегося пара являются лучшим показателем местных зефиров, где, следует помнить, подъем и изменение паровых венцов сопровождаются подобными движениями в атмосфере. Над лесом, полем и лугом бесконечное блуждание чертополоха и прозрачных клочьев растительности, то быстрых, то медленных, то высоко вверху, то прямо к земле, указывает на то, какие беспорядочные и вечные движения преобладают по всей открытой местности даже в самые тихие дни. В глубоком лоне атмосферы параллельные ряды перистых облаков по всему небу отмечают гребни волн, столь же регулярных и бурных, как валы ветреного моря; в то время как яростное кипение и вздымание отдельных кучевых облаков проявляют действие вихрей колоссальной энергии. Эти видимые валы и вихри предполагают бесконечность прозрачных, едва ли менее мощных, на различных уровнях, не отмеченных облаками. Ибо везде, где два потока аномально градуированных плотностей соседствуют друг с другом, может произойти перестройка, взбудораживающая всю область множеством пульсаций, шквалов, водопадов и фонтанов, которые птица и навигатор должны парировать с соразмерной осторожностью и мастерством.

И именно из-за удивительного сопротивления этих блуждающих зефиров, волн и вихрей они требуют внимания аэронавтов; более того, именно из-за существенной работы, которую они могут выполнять при умелом столкновении и должном использовании. Ибо простейшие элементы аэродинамической науки проясняют, что восходящий зефир, едва ли достаточно сильный, чтобы поддержать падающий лист, адекватен для поддержания тяжелейших парящих птиц и аэропланов, быстро скользящих сквозь него. Фактически, моряки быстрых воздушных кораблей чувствуют сильный импульс и отчетливый толчок при вспахивании тех мягких поперечных ветров, которые для фиксированного наблюдателя кажутся не порывами, а скорее легкими валами или безвредными течениями. Они, следовательно, стали предметом исследования различных студентов аэронавтики.

Первым стимулом к инструментальному изучению колебаний ветра по скорости и направлению, по-видимому, была надежда предоставить количественную основу для различных теорий парящего полета. Пено [72] в 1875 году объяснил это явление, постулируя восходящий поток. Лорд Рэлей [73] в 1883 году сделал более общее предположение о ветре, имеющем либо переменную скорость, либо переменное направление, как необходимое и достаточное условие для такого полета. Марей [74] в 1889 году и Лэнгли [75] в 1893 году дали элементарные качественные объяснения парения в горизонтальном ветре переменной скорости, хотя ни один из них не привел конкретных данных, доказывающих, что этот подвиг может быть выполнен в реальном ветре. Каждая и все эти теории могут быть достаточно обоснованными в абстрактном виде, но чтобы показать, что они представляют реальности искусства или природы, их следует применить к конкретному случаю парения машины или птицы с известным сопротивлением в ветре с известной изменчивостью.

С этой целью автор в 1892 году разработал анемограф для одновременной записи скорости ветра и его горизонтальных и вертикальных компонентов направления, в то время как доктор Лэнгли разработал очень легкий и чувствительный чашечный анемометр для записи изменений скорости ветра в горизонтальной плоскости, но не изменений направления. Оба инструмента были установлены в январе 1893 года, и оба исследования были опубликованы в «Трудах Международной конференции по аэронавигации» того года; но ни одно из исследований не было доведено достаточно далеко, чтобы убедительно доказать возможность парения конкретной птицы или модели в конкретном записанном ветре. Однако оба вместе они выявили довольно удивительные колебания ветра как по скорости, так и по направлению, результаты, которые с тех пор получили широкое подтверждение в более обширных записях других наблюдателей.

Fig. 56.—Universal Anemograph. (The vanes are high above the point indicated by the break in the vertical pipe.)

На рис. 56 показан записывающий анемометр для скорости и двойного направления, сконструированный автором в 1892 году. Большой флюгер был прочно прикреплен к вертикальной трубе, которая свободно вращалась на шарикоподшипниках и с помощью небольшой рукоятки, приводящей в действие карандаш хронографа, записывал свои колебания на длинном листе бумаги, наматываемом на барабан из рулона позади. На вершине трубы и примерно в пятнадцати футах от земли был установлен тщательно сбалансированный горизонтальный флюгер, от которого тонкая стальная проволока шла вниз по оси трубы к неподвижному шкиву, а затем ко второму записывающему карандашу. Третий карандаш записывал удары маятника, тем самым стандартизируя скорость бумаги. Четвертый карандаш, не показанный, был предназначен для записи оборотов анемометра, установленного возле вершины трубы. Записи скорости ветра, полученные таким образом, опущены из-за отсутствия стандартизации, так как эксперименты были преждевременно прекращены.

Fig. 57.—Records of Wind Variation in Horizontal and Vertical Direction.

Типичные записи направления ветра показаны на рис. 57, где круги представляют пути, описываемые рукоятками флюгера, которые приводили в действие соответствующие карандаши. Оба флюгера, как показывают их диаграммы, довольно часто отклонялись на десять градусов за короткий промежуток времени, и нередко на двадцать-тридцать градусов. Часто также наблюдалось при просмотре различных записей, что повышение или затишье в скорости ветра сопровождалось соответствующим изменением направления; но наблюдения не были достаточно многочисленными и обширными, чтобы установить это явление как общее явление. Но поскольку теоретически можно показать, что горизонтальный поток воздуха постоянного поперечного сечения и равномерной скорости в каждом сечении не может сильно колебаться по скорости от точки к точке без более выраженных изменений плотности, чем те, что фиксирует барометр, естественно следует, что поток должен расширяться там, где скорость воздуха замедляется, и сужаться там, где он ускоряется; другими словами, следует, что должно быть некоторое изменение направления. Записи были сделаны посреди чистого открытого пространства в двести акров в Университете Нотр-Дам в безсолнечный день в январе 1893 года, когда температура была 24° F, а ветер — от восьми до двенадцати миль в час. Их применение к теории парения здесь рассматривать не нужно.

Дальнейшие исследования пульсаций ветра проводились с использованием игрушечного воздушного шара, прикрепленного к длинной нити. Первые испытания описаны в вышеупомянутой статье:

«После некоторых предварительных испытаний с вершины Физической лаборатории Университета Джонса Хопкинса во время пасхальных каникул 1893 года я поднялся на Монумент Вашингтона в Балтиморе, где я размотал исследовательскую линию на высоту 200 футов. Ветер дул на юго-восток со скоростью от 25 до 35 миль в час, и небо, которое оставалось ясным до 3 часов, быстро темнело, с признаками приближающегося дождя. Воздушный шар, когда его выпустили, немедленно упал на глубину 30 или 40 футов, будучи пойманным в вихрь монумента, затем вскоре встретив непредвзятое течение, поплыл в нем на юго-восток, примерно на уровне конца нити на катушке. После того, как воздушный шар вытянул 100 футов нити, я остановил его, чтобы понаблюдать за поведением этой части исследовательской линии. Воздушный шар поднимался и опускался вместе с порывами ветра, но не трепетал, как флаг, как это было бы, если бы он имел неправильные очертания. Также не трепетала нить, и я не верю, что в линии когда-либо есть тенденция сильно трепетать в потоке, как это делает флаг или парус. Вскоре я размотал 300 футов исследовательской линии, после чего волны на нити стали довольно примечательными. Нить тогда, как правило, никогда не была приблизительно прямой. Иногда ее раздувало в форму спирали с огромным шагом; в другое время — в форму волнистой фигуры, лежащей почти в одной вертикальной плоскости; и снова вся исследовательская линия отклонялась на угол от 40° до 60°, либо вертикально, либо горизонтально. Воздушный шар, конечно, редко оставался спокойным более чем на несколько секунд за раз, но подбрасывался на огромных валах, как корабль в шторм. Довольно часто можно было видеть, как валы бегут вдоль линии от катушки к воздушному шару, и, как правило, несколько разных валов занимали нить одновременно».

«Наблюдения, которые только что были описаны, какими бы любопытными они ни были, не дают адекватного представления о поведении воздушных потоков над открытой равниной или на большой высоте над землей, потому что Монумент Вашингтона в Балтиморе стоит всего в 100 футах над окружающими зданиями, которые, несомненно, посылают возмущения на высоту более 200 футов. Чтобы дополнить эти исследования, я поэтому решил повторить их с вершины Монумента Вашингтона в Вашингтоне и Эйфелевой башни в Париже».

Несколько месяцев спустя в том же году эксперимент был повторен на вершине Монумента Вашингтона в Вашингтоне, на высоте пятисот футов. Воздушный шар с прикрепленным камнем разматывали из северного окна монумента, пока он не достиг земли. Затем камень был удален помощником, который отвел воздушный шар далеко от огромного вихря большой шахты и позволил ему лететь на восток, волоча за собой нить, как лаг моряка в кильватере корабля. Когда было размотано шестьсот футов нити, было замечено, что она отклоняется во всех направлениях под воздействием меняющихся порывов ветра. Эти изменения казались большими, чем можно было ожидать от кильватера шахты только вблизи ее вершины, где она измеряется около тридцати футов в толщину.

Такие качественные наблюдения, хотя и интересные и наводящие на размышления, не вполне удовлетворительны. То же самое можно сказать об изучении воздушных потоков с помощью дыма из высоких труб. Вихрь вокруг таких столбов может распространяться на значительную высоту над ними, и кильватер далеко идущий. Поэтому эксперименты лучше всего проводить с высоких ажурных башен над равнинной местностью или широким водным пространством.

Лучшим методом, возможно, было бы освободить пилотный шар или сбросить бомбу, дающую яркое компактное облако, и проследить его путь с помощью двух камер, пока он плывет из точки в точку в воздушном потоке. Инструменты, если они подходящим образом расположены, дадут непрерывную пространственную историю плавающего объекта; то есть его фактический путь и скорость в каждой его части, или, другими словами, величину и направление скорости в каждой точке. Но, конечно, этот метод не выявил бы историю ветра в любой заданной фиксированной точке, как записано анемографом, описанным выше.

Fig. 58.—Records of Wind Speed Obtained by Langley.

На рис. 58 показана типичная запись скорости ветра, полученная Лэнгли в январе 1893 года с помощью очень легкого чашечного анемометра, установленного на одиннадцать футов выше северной башни Смитсоновского института и в 153 футах от земли. Абсциссы представляют время в минутах, ординаты — скорость ветра в милях в час. Записи были сделаны в облачную погоду и при юго-юго-восточном ветре. Другие записи были сделаны в течение февраля, показывая подобные отклонения от среднего, хотя временами более выраженные; ибо доктор Лэнгли отметил, что «чем выше абсолютная скорость ветра, тем большие относительные колебания происходят в нем».

Из этой записи будет видно, что, когда средняя скорость составляла около двенадцати миль в час, крайнее колебание редко было на одну треть больше или меньше этого, и в среднем варьировалось едва ли на одну шестую. Необходимо далее добавить, что воздух при приближении к анемометру прошел милю нижнего жилого сектора города, затем пересек корпус Смитсоновского здания, которое само по себе вдвое выше башни. Поэтому следует ожидать, что этот ветер был, при прочих равных условиях, естественно более турбулентным, чем если бы он втекал с ровной равнины. Это предположение оправдывается более обширными записями скоростей ветра, показанными в метеорологических записях, сделанных соответственно в чистых и загроможденных местах. С другой стороны, даже в ровных местах, где на несколько миль не видно никаких препятствий, ветер, хотя он может быть устойчивым в одно время, может в другое время быть более порывистым, чем показано в записи Лэнгли, в зависимости от состояния погоды; ибо порывы не все вызваны соседними препятствиями, а могут передаваться издалека, даже из глубин атмосферы.

Предполагая, что скорость ветра в любой момент времени варьируется на одну шестую от среднего, его ударное давление будет затем варьироваться на тридцать шесть процентов от давления среднего ветра, помня, что давление варьируется пропорционально квадрату скорости. Это колебание ударного давления довольно хорошо согласуется с тем, что было обнаружено профессором Марвином на вершине горы Вашингтон в 1890 году с помощью пластины давления. [76] Он обнаружил, что изменение составляет приблизительно тридцать пять процентов от среднего давления. Профессор Хейзен, однако, сообщает лишь о небольшом изменении скорости ветра в свободной атмосфере высоко над землей. В нескольких подъемах на воздушном шаре он подвесил к корзине свинцовый груз с помощью шнура, к которому была привязана нить игрушечного воздушного шара. Он обнаружил, что маленький воздушный шар иногда двигался вперед, если груз иногда следовал за ним, но что в целом относительное движение было очень слабым, что указывает на то, что колебания скорости в глубине атмосферы в те времена были очень незначительными. [77] Как бы то ни было для таких расстояний от земли и ее выступов, колебания скорости ветра, обнаруженные на метеорологических станциях, достаточно напоминают те, о которых сообщил доктор Лэнгли. В качестве подтверждающего доказательства читатель может быть отослан к записям ветра, опубликованным в «Промежуточном отчете» за 1909 год Британского консультативного комитета по аэронавтике.

Без материальных доказательств волнения в атмосфере, мгновение размышления прояснит, что такая суматоха должна существовать даже над обширной, гладкой равниной, особенно в ясную погоду, и более конкретно над голой землей в сухую погоду. Ибо хорошо известно, что чистый, сухой воздух передает излучение с очень незначительным поглощением, когда солнце находится хорошо к зениту, и, следовательно, температура в глубине атмосферы лишь незначительно меняется от момента к моменту из-за прохождения солнечного света. На поверхности земли, однако, воздух при контакте с нагревающейся или остывающей почвой может быстро менять температуру. Прямой солнечный свет, падающий перпендикулярно на идеально поглощающий материал, передает почти две калории тепла в минуту на каждый квадратный сантиметр принимающей поверхности. Поэтому при благоприятных обстоятельствах он повысил бы почти на два градуса Цельсия в минуту слой воды толщиной в один сантиметр или слой воздуха толщиной чуть более ста футов, если бы все тепло, падающее на предполагаемую поверхность, передавалось соседнему слою воздуха. На практике большой процент падающего солнечного света отражается и излучается почвой в звездное пространство, не нагревая воздух. Но каждый один процент его, уловленный воздухом при контакте с землей, достаточен, чтобы нагреть слой толщиной примерно в один фут на один градус в минуту. Следовательно, если бы нагретый воздух не устремлялся вверх постоянно, слой, прилегающий к земле, быстро был бы поднят до очень аномальной температуры, что привело бы к бурному восходящему потоку. Постепенное восхождение поверхностного воздуха может происходить большими или малыми столбами, или обоими видами сразу. В любом случае, состав восходящего движения с общим движением ветра из-за барометрического градиента должен вызывать порывистость и заметную нерегулярность скорости и направления.

Различные причины были приписаны порывистости ветров. Феррел и многие другие авторы предполагают, что воздух, особенно вблизи земли, полон мелких вихрей, вращающихся вокруг осей различного наклона. Эти вихри, проходя прямо через флюгер, заставляют его на мгновение указывать в одну сторону, затем вскоре в противоположную, в то время как если они пересекают косо, они вызывают подобное внезапное изменение направления флюгера, но менее обширное.

Гельмгольц доказал, что в атмосфере слои различной плотности через регулярные интервалы оказываются смежными один над другим и, таким образом, порождают условия, благоприятные для формирования воздушных волн, иногда настолько больших, что приводят нижние области воздуха в бурное волнение и тем самым генерируют так называемую порывистую погоду. Он обобщил следующим образом некоторые из важных выводов своего динамического анализа. [78]

«Как только более легкая жидкость лежит над более плотной с четко определенной границей, тогда очевидно, что на этой границе существуют условия для возникновения и регулярного распространения волн, таких как те, с которыми мы знакомы на поверхности воды. Этот случай волн, как обычно наблюдается на граничных поверхностях между водой и воздухом, отличается от системы волн, которые могут существовать между различными слоями воздуха, только тем, что в первом случае разница плотности двух жидкостей намного больше, чем во втором случае. Мне показалось интересным исследовать, какие другие различия вытекают из этого в явлениях воздушных волн и водных волн.

«Мне кажется несомненным, что такие системы волн возникают с удивительной частотой на граничных поверхностях слоев воздуха различной плотности, даже если в большинстве случаев они остаются невидимыми для нас. Очевидно, мы видим их только тогда, когда нижний слой настолько насыщен водяным паром, что вершина волны, внутри которой давление меньше, начинает образовывать дымку. Тогда появляются полосчатые, параллельные ряды облаков самой разной ширины, иногда простирающиеся по широкой поверхности неба регулярными узорами. Более того, мне кажется вероятным, что это, что мы таким образом наблюдаем при особых условиях, которые скорее имеют характер исключительных случаев, присутствует в бесчисленных других случаях, когда мы этого не видим».

«Проведенные мной расчеты показывают, кроме того, что при наблюдаемых скоростях ветра в атмосфере могут образовываться не только мелкие волны, но и волны, длина которых составляет многие километры; приближаясь к земной поверхности на расстояние одного или нескольких километров, они приводят нижние слои воздуха в бурное движение и должны вызывать так называемую порывистую погоду. Особенность такой погоды (как я ее понимаю) заключается в том, что порывы ветра, часто сопровождающиеся дождем, повторяются в одном и том же месте много раз в день, через почти равные промежутки времени и в почти одинаковой последовательности».

Комендант Ле Клеман де Сен-Марк сделал несколько интересных выводов из гипотезы о том, что обычный ветер состоит из равномерного потока, на который накладываются периодические движения в основном направлении ветра, а также под прямым углом к нему. Однако он не подтвердил свою гипотезу адекватными наблюдениями. Он предполагает, что пульсации представляют собой простые гармонические колебания, которыми они, безусловно, являлись бы, если бы были плоскими волнами сжатия; но в то же время он показывает, что флуктуации слишком велики, чтобы быть волнами сжатия, при сопутствующих им незначительных изменениях барометрического давления.

До сих пор остается вопросом, являются ли пульсации естественного ветра гармоническими. Если это так, то записи скорости должны представлять собой синусоиды, а ускорение любой массы движущегося воздуха при любом заданном пульсировании должно быть переменным. Однако немногие доступные записи показывают во многих частях постоянное ускорение скорости ветра на протяжении определенного усиления или ослабления скорости, что указывает на то, что пульсации в целом не являются простыми гармоническими.

При изучении записей скорости ветра, опубликованных Лэнгли, отмечается так много случаев равномерного ускорения ветра, что невольно возникает вопрос, достаточна ли скорость нарастания скорости для поддержания в парящем полете аэроплана или птицы, удерживаемых против ветра исключительно за счет своей инерции, как считал возможным Лэнгли. Полное лобовое сопротивление хорошо спроектированного воздушного планера или птицы можно принять за одну восьмую часть его веса; следовательно, при зависании в неподвижном состоянии в нормальном полетном положении он будет поддерживаться встречным ветром, имеющим горизонтальное ускорение, равное одной восьмой ускорения свободного падения, или четыре фута в секунду. Однако наиболее благоприятные участки представленной здесь записи (рис. 58) нигде не показывают ускорения, равного четырем футам в секунду, а в среднем оно гораздо меньше, что можно доказать путем измерения диаграммы. Следовательно, зафиксированный здесь ветер был совершенно недостаточен для поддержания птицы или человека за счет своей пульсирующей силы. Но поскольку эта запись является достаточно репрезентативной для всех опубликованных доктором Лэнгли, из этого следует, что такие пульсации в лучшем случае могут лишь помочь при парении, если их удачно и ловко использовать; но они не могут полностью поддерживать парение на каком-либо уровне, тем более во время восходящего полета на большие высоты или миграционного полета на огромные расстояния. Поэтому остается выяснить, какие именно воздушные потоки способны поддерживать те удивительные подвиги парения на пассивных крыльях, которые веками были предметом восхищения и удивления всех наблюдательных людей и которые представляют такой непреходящий интерес для человечества. Это исследование, однако, относится более конкретно к науке прикладной аэродинамики.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ I

STRESS IN A VACUUM BALLOON[79]

By A. F. Zahm

Поскольку изобретатели часто предлагают конструкцию вакуумного баллона для обеспечения плавучести без использования газа, может быть целесообразным оценить прочность материала, необходимого для сопротивления сжатию, скажем, в сферическом баллоне.

Удельное напряжение в стенке тонкого полого сферического баллона, подверженного равномерному гидростатическому давлению, которое предотвращает потерю устойчивости, определяется путем приравнивания общего напряжения на диаметральном сечении оболочки к общему гидростатическому давлению через диаметральное сечение сферы, таким образом:

2πrtS = πpr2

где S может быть напряжением в фунтах на квадратный дюйм, p — результирующим гидростатическим давлением в фунтах на квадратный дюйм, r — радиусом сферы, t — толщиной стенки.

Наибольшая допустимая масса оболочки находится путем приравнивания ее к массе вытесненного воздуха, таким образом:

4πr2tς1 = 4πr3ς2/3

где ς1 — плотность материала стенки, ς2 — плотность атмосферы снаружи.

Теперь, предполагая p = 15, ς1/ς2 = 6000 для стали и воздуха, уравнения дают:

S = 3pς1/2ς2 = 45 × 6,000/2 = 135,000 pounds

на квадратный дюйм в качестве напряжения в стальном вакуумном баллоне.

Для алюминия ς1 меньше, но допустимое значение S также меньше примерно в той же пропорции.

Последнее уравнение показывает, что для данного материала и атмосферных условий напряжение в оболочке или стенке сферического баллона не зависит от радиуса поверхности. Также хорошо известно, что напряжение меньше для сферы, чем для любой другой поверхности. Следовательно, невозможно создать поверхность, на которой S было бы меньше 3pς1/2ς2. Легко увидеть, что этот аргумент применим и к баллону с частичным вакуумом, поскольку баллон с вакуумом в одну n-ную часть будет удерживать оболочку массой и прочностью лишь в одну n-ную часть.

Вышеуказанный результат был получен при допущении, что оболочка защищена от потери устойчивости. На самом деле она потеряла бы устойчивость задолго до того, как могло бы быть достигнуто напряжение сжатия. Поэтому мы должны сделать вывод, что, хотя вакуумный баллон обладает заманчивыми характеристиками, инженерные материалы недостаточно прочны, чтобы способствовать созданию такой структуры. Возможно, ближе к истине будет сказать, что такой проект является утопическим при нынешних доступных материалах.

Аналогичный аргумент применим к баллону-резервуару, в который предлагалось сжимать излишки газа, забираемые из корпуса баллона при расширении его содержимого из-за изменения уровня или температуры. Если заданная масса газа, подчиняющаяся закону Бойля, закачивается в резервуар заданной формы и массы, результирующее напряжение в стенке резервуара будет не зависеть от размера. Следовательно, материал предлагаемого резервуара, если его расширить до размера самого корпуса, будет весить столько же и испытывать такое же приращение удельного напряжения при заданном приращении массы газа. Следовательно, вместо того чтобы перекачивать вышеупомянутый излишек газа из корпуса в резервуар, последний можно отбросить, а его массу материала распределить по самому корпусу. Этот аргумент применим только в том случае, если формы корпуса и резервуара одинаково эффективны, как, например, если оба они цилиндрические.

ПРИЛОЖЕНИЕ II

AËRONAUTIC LETTERS OF BENJAMIN FRANKLIN

Passy, Aug. 30, 1783.

В среду, 27-го числа текущего месяца, новый аэростатический эксперимент, изобретенный братьями Монгольфье из Анноне, был повторен г-ном Шарлем, профессором экспериментальной физики в Париже.

Полый шар диаметром 12 футов был изготовлен из того, что в Англии называют промасленной шелковой тканью, здесь — Taffetas gommé, причем шелк был пропитан раствором гуммиэластика в льняном масле, как он сказал. Части сшивались вместе, пока они были влажными от клея, а затем часть его наносилась поверх шва, чтобы сделать его как можно более герметичным.

Затем его наполнили воспламеняющимся воздухом, который получается при добавлении купоросного масла к железным опилкам, и обнаружилось, что он имеет тенденцию к подъему, настолько сильную, что способен поднять груз в 39 фунтов, не считая собственного веса, который составлял 25 фунтов, и веса содержащегося в нем воздуха.

Рано утром его доставили на Марсово поле, поле, на котором иногда проводятся смотры, расположенное между военной школой и рекой. Там его удерживали на веревке до 5 часов вечера, когда его должны были отпустить. Перед этим часом позаботились о том, чтобы заменить ту часть воспламеняющегося воздуха или его силы, которая была потеряна, путем впрыскивания дополнительного количества.

Предполагается, что не менее 50 000 человек собрались, чтобы увидеть эксперимент, Марсово поле было окружено толпами, и огромное количество людей находилось на противоположном берегу реки.

В 5 часов зрителей известили выстрелом двух пушек о том, что веревку собираются перерезать. И вскоре шар начал подниматься, причем так быстро, как только тело диаметром 12 футов с силой всего в 39 фунтов могло, как можно предположить, оттеснить сопротивляющийся воздух со своего пути. Был небольшой ветер, но не очень сильный. Немного дождя намочило его, так что он блестел и выглядел приятно. Он уменьшался в видимых размерах по мере подъема, пока не вошел в облака, когда он показался мне едва ли больше апельсина, а вскоре после этого стал невидимым, скрытый облаками.

Толпа разошлась, все остались довольны и восхищены успехом эксперимента, развлекая друг друга разговорами о различных способах его возможного применения, среди которых многие были весьма экстравагантными. Но, возможно, это проложит путь к некоторым открытиям в натурфилософии, о которых в настоящее время мы не имеем представления.

К шару была прикреплена записка, защищенная от непогоды, с указанием времени и места его отправления, с просьбой к тем, кто случайно найдет его, отправить отчет о его состоянии определенным лицам в Париже. Никаких известий о нем не было до следующего дня, когда поступила информация, что он упал вскоре после 6 часов вечера в Гонессе, месте на расстоянии около четырех лье, и что он был разорван, а некоторые говорят, что в нем был лед. Предполагается, что он лопнул из-за упругости содержащегося в нем воздуха, когда его больше не сжимала столь тяжелая атмосфера.

Один шар диаметром 38 футов готовится самим г-ном Монгольфье за счет Академии, который должен подняться через несколько дней. Мне сказали, что он изготовлен из льна и бумаги и должен быть наполнен другим воздухом, еще не обнародованным, но более дешевым, чем тот, что получается с помощью купоросного масла, которого было израсходовано 200 парижских пинт при наполнении другого.

Говорят, что в течение нескольких дней после наполнения шар терял восьмую часть своей силы левитации за 24 часа; было ли это из-за несовершенства герметичности шара или из-за изменения природы воздуха, эксперименты могут легко обнаружить...

Воздух г-на Монгольфье для наполнения шара до сих пор держался в секрете; некоторые предполагают, что это просто обычный воздух, нагретый при прохождении через пламя горящей соломы и тем самым чрезвычайно разреженный. Если это так, его левитация вскоре уменьшится из-за конденсации, когда он попадет в более холодный регион наверху...

P. S. Я только что узнал, что некоторые наблюдатели говорят, что шар поднимался 150 секунд, с момента перерезания веревки до того, как скрылся в облаках; что его высота тогда составляла около 500 туазов, но, будучи смещенным ветром с перпендикуляра, он сделал наклон, образовав треугольник, основание которого на земле составляло около 200 туазов. Говорят, что сельские жители, видевшие его падение, испугались, решив из-за того, что он немного подпрыгнул при касании земли, что внутри находится какое-то живое существо, и атаковали его камнями и ножами, так что он был сильно изуродован; но теперь он доставлен в город и будет отремонтирован.

Большой шар г-на Монгольфье должен подняться, как говорят, из Версаля примерно через 8 или 10 дней. Это не шар, а другая форма, более удобная для проникновения в воздух.

Он содержит 50 000 кубических футов и, как предполагается, обладает силой левитации, равной 1500 фунтам веса. Философ здесь, г-н Пилатр де Розье, серьезно обратился в Академию за разрешением подняться на нем, чтобы провести некоторые эксперименты. Его похвалили за рвение и мужество в деле продвижения науки, но посоветовали подождать, пока управление этими шарами не станет благодаря опыту более надежным и безопасным. Говорят, что наполнение его способом Монгольфье будет стоить не более полукроны. Говорят об одном шаре диаметром 110 футов. Несколько джентльменов заказали маленькие шары для своего развлечения. Один заказал четыре штуки диаметром по 15 футов каждая; не знаю, с какой целью; но таков нынешний энтузиазм по продвижению и улучшению этого открытия, что, вероятно, мы скоро добьемся значительного прогресса в искусстве конструирования и использования этих машин.

Среди шуток, которые рождаются в разговорах на эту тему, некоторые предполагают, что полет теперь изобретен, и что, поскольку люди могут поддерживаться в воздухе, не хватает только какого-то легкого удобного инструмента, чтобы придавать и направлять движение. Некоторые думают, что поступательное движение по земле может быть продвинуто этим, и что бегущий скороход или лошадь, подвешенные под таким шаром так, чтобы их ноги не давили на землю более чем на 8 или 10 фунтов, могли бы при попутном ветре бежать по прямой линии через страны так же быстро, как этот ветер, и через изгороди, канавы и даже воды. Даже фантазировали, что со временем люди будут держать такие шары на якоре в воздухе, к которым с помощью блоков они смогут поднимать дичь, чтобы сохранить ее в прохладе, и воду, чтобы заморозить ее, когда понадобится лед. И что для получения денег будет придумано давать людям возможность осмотреть страну с высоты, поднимая их в кресле на милю вверх за гинею и т. д., и т. д.

Б. Франклин. Пасси, 22 ноября 1783 г.

...Прилагаю копию протокола, составленного вчера об эксперименте в саду дворца королевы Ла Мюэтт, где сейчас проживает дофин, и, поскольку это недалеко от моего дома, я присутствовал. Этот документ был составлен наспех и в некоторых местах может показаться вам неясным; поэтому я добавлю несколько пояснительных замечаний.

Этот баллон был больше того, который поднялся из Версаля и нес овцу и т. д. Его дно было открыто, и в середине отверстия была закреплена своего рода корзинчатая решетка, в которой сжигались хворост и снопы соломы. Воздух, разреженный при прохождении через это пламя, поднимался в баллон, раздувал его бока и наполнял его.

Люди, которые были помещены в галерею, сделанную из ивы и прикрепленную снаружи около дна, имели каждый по отверстию, через которое они могли подавать снопы соломы в решетку, чтобы поддерживать пламя и тем самым держать баллон полным. Когда он пролетал над нашими головами, мы могли видеть огонь, который был весьма значительным. По мере того как пламя ослабевает, разреженный воздух остывает и конденсируется, объем баллона уменьшается, и он начинает опускаться. Если те, кто находится в галерее, видят, что он может опуститься в неподходящем месте, они могут, подбросив больше соломы и возобновив пламя, заставить его подняться снова, и ветер уносит его дальше.

Один из этих мужественных философов, маркиз д'Арланд, оказал мне честь навестить меня вечером после эксперимента вместе с г-ном Монгольфье, очень изобретательным создателем. Я был рад видеть его в безопасности. Он сообщил мне, что они приземлились мягко, без малейшего толчка, и баллон был поврежден очень незначительно.

Этот метод наполнения баллона горячим воздухом дешев и быстр, и предполагается, что он может быть достаточен для определенных целей, таких как поднятие инженера для осмотра армии противника, укреплений и т. д., передачи сведений в осажденный город или из него, подачи сигналов в отдаленные места или тому подобного.

Другой метод наполнения баллона постоянно упругим воспламеняющимся воздухом, а затем его закрытия — это утомительная операция и очень дорогая; тем не менее, у нас должен быть один такого рода, который поднимется через несколько дней. Это шар диаметром 26 футов. Клинья, из которых он состоит, — из красного и белого шелка, так что он выглядит очень красиво. К нему будет подвешена очень красивая триумфальная колесница, в которой г-да Робер, два брата, очень изобретательные люди, которые сделали его совместно с г-ном Шарлем, предлагают подняться. В этой колеснице есть место для маленького столика, который можно поставить между ними, на котором они могут писать и вести свой журнал, то есть делать заметки обо всем, что они наблюдают, о состоянии своего термометра, барометра, гигрометра и т. д., что у них будет больше досуга делать, чем у других, так как им не нужно заботиться об огне. Они говорят, что у них есть приспособление, которое позволит им спускаться по желанию. Я не знаю, что это такое. Но расходы на эту машину, включая наполнение, превысят, как говорят, 10 000 ливров.

Этот баллон диаметром всего 26 футов, будучи наполненным воздухом в десять раз легче обычного, поднимет больший вес, чем другой, который, хотя и был значительно больше, был наполнен воздухом, который мог быть едва ли не вдвое легче. Таким образом, огромный объем одной из этих машин при короткой продолжительности ее силы и большие расходы на наполнение другой будут препятствовать тому, чтобы эти изобретения приносили столько пользы, сколько некоторые могут ожидать, пока химия не сможет изобрести более дешевый легкий воздух, производимый с большей быстротой.

Но поскольку соревнование между двумя сторонами идет полным ходом, улучшение в конструкции и управлении баллонами уже сделало быстрый прогресс; и нельзя сказать, как далеко это может зайти. Несколько месяцев назад идея ведьм, летающих по воздуху на метле, и философов на мешке с дымом показалась бы одинаково невозможной и смешной.

Эти машины всегда будут подвержены влиянию ветров. Возможно, механическое искусство сможет найти простые средства для придания им поступательного движения в штиль и небольшого наклона против ветра.

Мне жаль, что этот эксперимент полностью игнорируется в Англии, где механический гений так силен. Я хотел бы видеть такое же соревнование между двумя нациями, какое я вижу между двумя сторонами здесь. Ваша философия кажется слишком застенчивой. В этой стране мы не так боимся того, что над нами посмеются. Если мы делаем глупость, мы первые смеемся над ней сами и почти так же довольны остротой или песней, которая хорошо высмеивает провал проекта, как могли бы быть довольны его успехом. Мне не кажется веской причиной отказываться от проведения нового эксперимента, который явно увеличивает власть человека над материей, до тех пор, пока мы не увидим, к какой пользе эта власть может быть применена. Когда мы научимся управлять ею, мы можем надеяться когда-нибудь найти ей применение, как люди сделали это с магнетизмом и электричеством, первые эксперименты с которыми были лишь предметом развлечения.

Этот опыт отнюдь не пустяковый. Он может повлечь за собой важные последствия, которые никто не может предвидеть. Мы не должны позволять гордости препятствовать нашему прогрессу в науке.

Существа ранга и природы, гораздо более высоких, чем наши, не погнушались развлечься созданием и запуском баллонов, иначе мы никогда не наслаждались бы светом тех славных объектов, которые правят нашим днем и ночью, и не имели бы удовольствия вращаться вокруг Солнца сами на баллоне, который мы сейчас населяем.

Б. Франклин. Пасси, 1 декабря 1783 г.

В своем вчерашнем письме я обещал дать вам отчет об эксперименте г-д Шарля и Робера, который должен был состояться сегодня и на котором я намеревался присутствовать. Будучи немного нездоров, а воздух был прохладным, а земля сырой, я отказался идти в сад Тюильри, где был размещен баллон, не зная, сколько времени мне, возможно, придется ждать там, прежде чем он будет готов к отправлению; и предпочел остаться в своей карете возле статуи Людовика XV, откуда я мог хорошо видеть, как он поднимается, и иметь широкий обзор области воздуха, через которую, как дул ветер, он, вероятно, должен был пройти. Утро было туманным, но около часа дня воздух стал довольно ясным, к большому удовлетворению зрителей, которых было бесконечное множество. Уведомление о предполагаемом эксперименте было дано за несколько дней до этого в газетах, так что весь Париж был на улице, либо вокруг Тюильри, на набережных и мостах, в полях, на улицах, у окон или на крышах домов, помимо жителей всех городов и деревень в окрестностях. Никогда прежде философский эксперимент не посещался так великолепно. Было сделано несколько выстрелов из пушек, чтобы дать знать, что отправление большого баллона близко, и был запущен маленький, который поднялся на удивительную высоту, так как было мало ветра, чтобы заставить его отклониться от своего перпендикулярного курса, и в конце концов он был потерян из виду. Мне сказали, что были приняты меры, чтобы предотвратить слишком высокий подъем большого баллона, который мог бы привести к его разрыву. Несколько мешков с песком были взяты на борт до того, как была перерезана веревка, удерживавшая его, и, поскольку весь вес был слишком велик, чтобы его поднять, такое количество было сброшено, чтобы позволить ему медленно подниматься. Таким образом, он быстрее достиг бы того региона, где он был бы в равновесии с окружающим воздухом, и, сбросив больше песка позже, он мог бы подняться выше, если бы это было желательно. Между часом и двумя часами дня все глаза были вознаграждены тем, что видели, как он величественно поднимается из-за деревьев и постепенно возвышается над зданиями, — самое прекрасное зрелище! Когда он был на высоте около 200 футов, храбрые искатели приключений выставили и помахали маленьким белым вымпелом по обе стороны своей колесницы, чтобы поприветствовать зрителей, которые ответили громкими аплодисментами. Ветра было очень мало, так что объект, хотя и двигался на север, долго оставался в поле зрения; и прошло много времени, прежде чем восхищенная толпа начала расходиться. На борту находились г-н Шарль, профессор экспериментальной физики и ревностный пропагандист этой науки, и один из г-д Робер, очень изобретательные конструкторы машины. Когда он достиг своей высоты, которая, я полагаю, могла быть 3 или 400 туазов, казалось, что он имеет только горизонтальное движение. У меня был карманный бинокль, с помощью которого я следил за ним, пока не потерял из виду сначала людей, затем колесницу, и когда я в последний раз видел баллон, он казался не больше грецкого ореха. Я пишу это в 7 часов вечера. Что с ними стало, здесь еще не известно. Я надеюсь, что они спустились при дневном свете, чтобы видеть и избежать падения среди деревьев или на дома, и что опыт был завершен без какого-либо вредного происшествия, которое новизна его и недостаток опыта могли вполне вызвать. Я тем более беспокоюсь об исходе, потому что я не очень хорошо информирован о средствах, предусмотренных для того, чтобы они могли мягко спуститься, и потеря этих очень изобретательных людей была бы не только препятствием для прогресса искусства, но и ощутимой потерей для науки и общества.