Изолятор — это непроводящее вещество, так сказать, непроницаемое для электричества. Это теоретические антиподы проводника. В то время как проводник — это вещество, через которое или по которому электричество течет свободно, изолятор не позволит электричеству пройти ни через свою массу, ни по своей поверхности. Поэтому его можно использовать как средство удержания электричества в проводнике и предотвращения его утечки к другим проводникам поблизости. Короче говоря, его можно заставить изолировать конкретный проводник от всех других проводников. Его использование в подводном кабеле заключается в том, чтобы ограничить электрический ток проводником или проводом, чтобы он перемещался по нему от одной станции к другой, не уходя в воду, а через нее в землю (которая, как мы уже сказали, является соседним проводником и обратной частью цепи) на своем пути. Поэтому, конечно, важно, чтобы в изоляторе не было никаких дефектов, и чтобы защитить его от деформации и повреждений, он покрыт прочной защитной оболочкой. Эта внешняя оболочка или протектор, состоящая из скрученных металлических прядей, носит чисто механический характер. Только проводник и изолятор имеют отношение к электрическим требованиям кабеля.
Проводник неизменно изготавливается из медной проволоки, так как этот металл выбран потому, что после серебра, которое, конечно, слишком дорого, он является лучшим металлическим проводником электричества. Металлы, в отличие от большинства других минералов, являются отличными проводниками электричества; то есть они оказывают относительно меньшее сопротивление прохождению электрического тока через свою массу. Использование хорошего проводника для телеграфной линии экономит энергию. Ток меньше ослабевает, когда сопротивление его прохождению вдоль линии провода меньше, и поэтому он способен оказывать более мощное воздействие на всем пути и, следовательно, на другом конце. Проводимость или проводящая способность провода увеличивается с толщиной провода; и поэтому, взяв более толстый провод из более распространенного металла, чем медь (например, железа), сопротивление прохождению тока можно сделать таким же малым, как при использовании тонкого медного провода. Но важно, чтобы проводник подводного кабеля, особенно длинного, имел как можно меньшие размеры, чтобы сэкономить изоляционный материал и оболочку и уменьшить общий вес готовой линии. Поэтому преимущества в цене железной проволоки перед медной в первую очередь были бы значительно перевешены возросшими затратами на ее изоляцию и покрытие оболочкой. Крайне важно, чтобы медная проволока кабеля была как можно более чистой, ибо малейшего следа мышьяка или другого постороннего элемента достаточно, чтобы каким-то загадочным образом затруднить быстрый ход тонкого тока и очень существенно ослабить проводящую способность провода.
В некоторых кабелях медный проводник был выполнен в виде одного толстого провода; но ради большей гибкости и меньшего риска поломки он обычно изготавливается в виде пряди из трех или более, а часто и семи проволок; шесть расположены вокруг центральной. Проволоки скручиваются вместе в спиральную прядь, а их промежутки заполняются клейким веществом, называемым компаундом Чаттертона, смесью смолы, гуттаперчи и стокгольмской смолы. Этот компаунд не только делает прядь твердой и непроницаемой для воды, но также действует как клейкое соединение между самим медным проводником и изолятором, которым он должен быть покрыт. Связанные вместе этим или подобными смолистыми составами, проводник и изолятор образуют твердую жилу, расширяющуюся и сжимающуюся вместе.
Изолятор всегда изготавливается либо из гуттаперчи, либо из каучука, но чаще всего из первого; и, конечно, важно, чтобы не было никаких дефектов, таких как пузырек воздуха или пара, или волос или нить, включенные внутрь, чтобы ухудшить его изоляционные свойства. Чтобы обезопасить себя от таких случайностей, обычно применяют серию покрытий, чтобы составить общую толщину изолятора. Соответственно, когда одно покрытие остывает, на него наносится слой компаунда Чаттертона, затем накладывается другое покрытие, и так далее, пока не будет нанесен требуемый объем изоляционного материала.
Независимо от того, является ли изоляционным веществом гуттаперча или каучук, вокруг него обычно наматывается слой несмоленой пеньковой или джутовой пряжи, которая была либо дублена, либо вымочена в рассоле в качестве консерванта. Это делается для того, чтобы служить прокладкой или подушкой для железной оболочки или протектора, который будет наложен следующим. Эта обмотка наносится следующим образом. Круглый диск или рама, несущий на одной стороне ряд катушек, на которых держится пряжа, приводится во вращение. Жила пропускается через отверстие в центре этого диска, и нити наматываются спирально вокруг нее по мере вращения диска.
Железные проволоки оболочки, которые полностью заключают и покрывают обмотанную жилу, наматываются мощными «кабельными машинами», работа которых является столь интересной особенностью посещения кабельного завода. Большой вращающийся диск диаметром семь или восемь футов устанавливается вокруг железных катушек, заполненных проволокой для оболочки. Эти катушки подвешены на лицевой стороне диска так, что при вращении диска они всегда сохраняют свое фиксированное положение по отношению к земле. Таким образом, сами проволоки не скручиваются вокруг своих собственных осей, когда они укладываются на жилу. Эти проволоки обычно изготавливаются из лучшей гомогенной железной проволоки, то есть проволоки, промежуточной по качеству между железом и сталью, объединяющей некоторую вязкость первого с прочностью второго. Иногда они сами покрываются обмоткой из лучшей смоленой манильской пеньки; иногда укладываются в виде отдельных проволок, примыкающих друг к другу, чтобы сформировать гладкий и полный корпус для кабеля; а иногда они наносятся в виде прядей из трех проволок, каждая из которых примыкает друг к другу. Композитная оболочка из пеньки и железа обычно применяется для глубоководной части кабеля, где при прокладке требуется сочетание легкости и прочности, и где, будучи однажды проложенным, кабель вряд ли будет потревожен. Однопроволочная оболочка применяется для кабелей, прокладываемых на меньших глубинах, таких как прибрежные воды; а тяжелая прядевая оболочка предназначена для защиты кабеля в местах якорных стоянок и на морских пляжах. Кабель с легкой оболочкой называется «магистральным» или «глубоководным кабелем»; средний называется «промежуточным», а кабель с тяжелой оболочкой называется «береговым концом». Последнего редко бывает больше десяти или двенадцати миль, чтобы вывести кабель далеко за пределы досягаемости абразивного воздействия перемещаемых штормом валунов и прибрежных якорных стоянок. Промежуточный обычно простирается до тех пор, пока не будет достигнута глубокая вода, где его место занимает глубоководная часть. Эти три типа кабеля соединяются между собой «коническими переходниками». Жила, конечно, однородна по всей длине кабеля; но конические переходники служат для художественного и надежного соединения различных типов оболочки друг с другом. Промежуточный кабель обычно имеет проволоки оболочки, покрытые обмоткой из минеральной смолы, кремнезема и пеньки грубого качества, чтобы как можно дольше предотвращать растворяющее действие морской воды.
Поскольку кабель таким образом закончен на заводе, он сматывается в большие железные резервуары и там погружается в рассол до тех пор, пока не будет отправлен для транспортировки и прокладки.
Все материалы подводного кабеля тщательно проверяются и тестируются — железная проволока на растяжение, скручивание и разрывную нагрузку, а жила — на все ее электрические свойства. Особые свойства каждого узла или мили жилы фиксируются, так что полный отчет о каждой части кабеля сохраняется в процессе его производства. А после изготовления он ежедневно проверяется электрически, чтобы убедиться, что в его электрических качествах не происходит никаких изменений. Эти электрические тесты бывают трех видов: на сопротивление — сопротивление медного провода прохождению тока. На индуктивную емкость — количество заряда или количество электричества, которое кабель может принять. На сопротивление изоляции — изоляционную способность покрытия из гуттаперчи.
Эти тесты проводятся путем прямого сравнения с единицами измерения, точно так же, как тела взвешиваются путем сравнения с фунтом или единицей веса. Единицей электрического сопротивления является ом, названный так в честь знаменитого немецкого физика и электрика Ома. Ом — это сопротивление определенной длины платино-серебряной проволоки, определенное Комитетом Британской ассоциации. Кратные ома легко получаются, и они организованы и собраны в так называемые магазины сопротивлений — практический инструмент электрика. Магазин сопротивлений обычно содержит катушки из платино-серебряной проволоки от пяти тысяч ом и ниже до отдельных ом или долей ома. Именно с помощью этого точно градуированного инструмента электрик сравнивает сопротивление, или, другими словами, определяет проводящую способность кабеля.
Единицей измерения сопротивления изоляции кабеля является очень высокая кратная ома, называемая мегаомом или миллионом ом; ибо, поскольку изолятор, технически говоря, является непроводником, его задача — оказывать необходимое сопротивление утечке тока. Единица емкости называется микрофарадом или миллионной частью фарада, который получил свое название от Фарадея и представляет собой определенное количество электричества. Практическим инструментом для микрофарада является устройство, называемое конденсатором, описание которого без помощи чертежей было бы слишком техническим для наших читателей. Подводный кабель сам по себе, однако, является особой формой такого конденсатора. Медный провод — один из противостоящих проводников, оболочка, земля и морская вода образуют другой, и они отделены друг от друга изоляционным покрытием из гуттаперчи. Любопытным фактом является то, что когда заряд электричества передается на медный провод кабеля, он индуцирует заряд противоположного рода в земле снаружи. Это индуктивное свойство изолированного провода, прилегающего к земле, имеет важное значение для практической телеграфии; ибо, поскольку сообщенный заряд и индуцированный заряд притягивают друг друга, первый перемещается по проводу менее быстро; он как бы сдерживается замедляющим влиянием индуцированного заряда земли; или, другими словами, имеет тенденцию просачиваться из кабеля, вместо того чтобы беспрепятственно перемещаться к другому концу. Поэтому важно определить индуктивную емкость кабеля; так как чем она меньше, тем выше будет скорость передачи сигналов.
Сопротивления и емкость кабеля обычно проверяются в соответствии со стандартами сопротивления и емкости — то есть с помощью ома, мегаома и микрофарада — путем измерения силы электрического тока, проходящего через кабель, с помощью прибора, называемого гальванометром или измерителем тока. Его принцип зависит от факта, открытого Эрстедом, знаменитым копенгагенским философом, что когда ток посылается по проводу вблизи свободно подвешенной магнитной стрелки, стрелка отклоняется в новое положение, и это положение будет вправо или влево в зависимости от того, какой ток посылается по проводу. Более того, величина отклонения будет прямо пропорциональна силе тока. Это великое открытие, которое дало неисчислимо мощный импульс прогрессу телеграфа, является теоретической основой гальванометра. Одна из форм этого прибора, используемая для проверки подводных кабелей, называется «отражающим гальванометром» и является изобретением сэра Уильяма Томсона. Провод, через который пропускается измеряемый ток, состоит из множества витков изолированной медной проволоки очень малого сечения, образующих полую катушку, в центре которой на тончайшей нити из шелка подвешена крошечная магнитная стрелка. Этот магнит (или магниты, так как их обычно больше одного) несет крошечное круглое зеркальце, причем вся конструкция из магнитов и зеркальца не длиннее (=). Луч света направляется от лампы спереди на зеркальце и отражается обратно на градуированную картонную шкалу. Когда измеряемый ток посылается по виткам провода, окружающего магниты, они поворачиваются горизонтально относительно своего прежнего положения, и зеркальце наклоняется вместе с ними, так что отраженный луч света перемещается вдоль шкалы, и расстояние, на которое он перемещается, является мерой силы тока.
Теперь, когда ток от данной батареи или источника электричества пропускается через провода с различным сопротивлением, сила тока, который пройдет через эти провода, может стать мерой их сопротивления; и поэтому, когда ток от конкретной батареи посылается через проводник кабеля или для проверки изолятора, и в каждом случае измеряется гальванометром и сравнивается с током от того же источника, который протекает через единицы сравнения, можно получить сопротивление меди и сопротивление изоляции.
Похожим образом емкость — количество электричества, которое может принять кабель, — сравнивается с емкостью стандартного конденсатора или меры емкости. Противоположные пластины или листы конденсатора заряжаются от конкретной батареи; и поскольку эти заряды стремятся перетечь друг в друга и соединиться, но удерживаются раздельно изолятором, им можно позволить сделать это через провод или другой проводник. Разряд противоположных электричеств друг в друга создает короткий мощный ток в этом проводе, и его сила пропорциональна количеству разряженного электричества; то есть емкости конденсатора. Если катушку гальванометра заменить этим разрядным проводом, сила этого разряда будет измерена отклонением луча света на шкале. Таким образом, заряжая попеременно конденсатор и кабель от одной и той же батареи и наблюдая их соответствующие разряды с помощью гальванометра, сравнивают емкости кабеля и конденсатора.
Скорость передачи сигналов через подводный кабель, то есть количество слов в минуту, которые могут быть переданы через него, варьируется в зависимости от сопротивления его проводника, его индуктивной емкости и его длины; и именно исходя из этих свойств, вместе с весом и стоимостью материала, проектируются его форма и размеры; и об этом интересном предмете мы, возможно, скажем несколько слов в будущей статье.
ЖИЗНЬ НА СЕНТ-КИЛДЕ.
СТАТЬЯ ПЕРВАЯ.
Этим интересным описанием острова Сент-Килда мы обязаны г-ну Дж. Сэндсу, джентльмену, который не раз посещал этот утес и однажды был вынужден задержаться там на несколько месяцев из-за неблагоприятных погодных условий. Как видно из его повествования, первую часть которого мы предлагаем вниманию наших читателей, он воспользовался возможностью изучить не только нравы и обычаи местных жителей, но и многие любопытные факты, связанные с естественной историей и даже археологией этого островка. С этими краткими вступительными словами мы предоставляем г-ну Сэндсу возможность рассказать свою историю.
Далеко в Атлантике — в сорока девяти милях к западу от Оби в проливе Харрис и в сорока трех милях от Шиллея во Внешних Гебридах — расположена группа островов, очевидно, вулканического происхождения. Самый крупный из них, называемый жителями Хирта, а приезжими — Сент-Килда, населен небольшой общиной, говорящей только на гэльском языке и носящей исключительно горские имена. Этот остров, имеющий около трех миль в длину и две в ширину, ограничен с северо-востока и юго-запада огромными обрывами, которые поднимаются из моря подобно стенам. Эти скалы облюбованы огромным количеством морских птиц: тупиками, бакланами, кайрами, гагарками и другими пернатыми. Также в изобилии водится вид чаек, называемый глупышом, который представляет большую ценность для жителей, солящих мясо этих птиц в качестве зимнего пропитания и продающих их жир и перья. Сент-Килда — единственный остров в Великобритании, где гнездится эта птица. Примерно в трех милях к северо-востоку от Сент-Килды находится остров под названием Боререй, который является главным местом обитания олуш, также часто встречающихся на «стеках», или изолированных скалах поблизости.
Население Сент-Килды в настоящее время составляет семьдесят пять душ. Около двух столетий назад оно было значительно больше. Откуда изначально прибыла эта община, никто не знает. Их ранняя история теряется во тьме, но ее можно проследить до XIV века. В 1697 году Мартин посетил остров и написал о нем своеобразное, но правдивое описание. В настоящее время регулярное сообщение между Сент-Килдой и другими местами отсутствует, за исключением лодки под названием «смэк», которую владелец (Маклауд из Маклаудов) отправляет дважды в год — летом и осенью — для сбора арендной платы, вывоза продукции и доставки припасов. Какой-нибудь отважный яхтсмен обычно наносит острову краткий визит в конце лета, но, поскольку якорная стоянка опасна, он редко остается там дольше двух-трех часов. Некоторые из местных жителей бывали на Льюисе, Харрисе и Уисте и удивляют остальных рассказами о чудесах, виденных ими в тех далеких краях; наибольший интерес, по-видимому, вызвал человек с деревянной ногой. Однако большинство никогда не уезжало дальше Боререя. Ни один народ не может быть более изолированным или менее обязанным своим соседям примерами или наставлениями в образе цивилизованной жизни. Несмотря на это, трудно найти более благовоспитанную общину — более набожную, трезвую, трудолюбивую, вежливую и гостеприимную.
Я всегда испытывал огромное желание увидеть эту Ultima Thule, и в 1875 году управляющий владельца согласился предоставить мне место на своем смэке до острова. 3 июня я высадился и по собственному желанию остался на берегу, когда 6-го числа смэк покинул бухту. Я пробыл на Сент-Килде около семи недель, проводя время в прогулках по острову, пытаясь выучить гэльский язык, совершая экскурсии на другие острова в лодках вместе с местными жителями и навещая их в домах. Я жил в отдельном доме и сам готовил себе еду. У меня с собой был набор волынок и флейта, и, когда мне грозила меланхолия, я подбадривал себя игрой на этих инструментах. Я купил немного печенья, овсянки и т. д., а также одну или две овцы, а женщины бесплатно снабжали меня торфом для очага. По прошествии семи недель в бухту вошла яхта «Крестоносец», владелец которой любезно предоставил мне место до Гринока. Перед отъездом с Сент-Килды у меня была возможность увидеть, как ведется торговля — низкие цены, которые бедные люди получали за свою продукцию, и высокие цены, которые они были вынуждены платить за припасы, — и я проникся к ним немалым сочувствием. Движимые желанием улучшить свое положение и сравняться со своими более удачливыми собратьями с материка, они несколько раз просили меня попытаться достать им лодку, достаточно большую, чтобы перевозить экипаж и груз на Харрис, где они могли бы вести торговлю на более выгодных условиях, чем с владельцем. По возвращении домой я заказал для них постройку лодки и начал сбор средств на ее оплату. Кроме того, я решил отправиться на ней сам, чтобы убедиться в ее благополучной доставке людям и дать им некоторое просвещение относительно цен на товары во внешнем мире.