«Беседы о натурфилософии»

Поэтому иногда прибегают к затмениям спутников Юпитера. Составляется таблица точного времени, в которое происходят затмения различных лун для наблюдателя в Лондоне; когда они кажутся затмившимися для наблюдателя в любом другом месте, он может, заглянув в таблицу, узнать, который час в Лондоне; ибо затмение видно в один и тот же момент из любого места на Земле, откуда его можно наблюдать. Ему остается только посмотреть на свои часы, которые он сверяет по солнцу и которые, следовательно, показывают время места, где он находится, и, наблюдая разницу во времени там и в Лондоне, он может немедленно определить свою долготу.

Предположим, что некая луна Юпитера всегда затмевается в шесть часов вечера; и что человек в море смотрит на свои часы и обнаруживает, что в месте его нахождения десять часов вечера в тот момент, когда происходит затмение, какой будет его долгота?

Эмили. Это на четыре часа позже, чем в Лондоне: четырежды пятнадцать градусов составляют 60; следовательно, он будет находиться в шестидесяти градусах к востоку от Лондона, ибо солнце должно было пройти его меридиан до того, как оно достигнет меридиана Лондона.

Миссис Б. По этой причине время всегда позже, чем в Лондоне, когда место находится в восточной долготе, и раньше, когда оно находится в западной долготе. Таким образом, долготу можно определить всякий раз, когда видны затмения лун Юпитера.

Кэролайн. Но разве первичные планеты иногда не затмевают солнце друг от друга, проходя по своим орбитам?

Миссис Б. Они, конечно, должны иногда проходить между собой и солнцем, но поскольку их тени никогда не достигают друг друга, они скрывают так мало его света, что термин «затмение» в данном случае не используется; это явление называется прохождением. Первичные планеты не вращаются в одной плоскости, и время их обращения вокруг солнца значительно, поэтому лишь редко случается, что они одновременно находятся в соединении с солнцем и в своих узлах. Очевидно также, что планета должна быть нижней (то есть находиться внутри орбиты другой), чтобы она могла пройти по диску солнца. Меркурий и Венера иногда проходили по прямой линии между нами и солнцем, но, находясь на столь большом расстоянии от нас, их тени не простирались так далеко, как до Земли; поэтому на какой-либо части нашего земного шара не возникало темноты; но планета выглядела как маленькое черное пятнышко, проходящее через диск солнца.

Именно благодаря последнему прохождению Венеры астрономы смогли с некоторой степенью точности вычислить расстояние от Земли до солнца и размеры последнего.

Эмили. Я слышала, что на приливы влияет луна, но не могу понять, какое влияние она может на них оказывать.

Они производятся притяжением луны, которая поднимает воды той части океана, над которой проходит луна, так что они становятся значительно выше окружающих частей.

Кэролайн. Действует ли притяжение на воду сильнее, чем на сушу? Я бы подумала, что должно быть как раз наоборот, ведь суша, безусловно, более плотное тело, чем вода?

Миссис Б. Приливы возникают не из-за того, что вода притягивается сильнее, чем суша, ибо это, безусловно, не так; но поскольку сила сцепления жидкостей гораздо меньше, чем у твердых тел, они легче поддаются силе гравитации; вследствие чего воды, находящиеся непосредственно под луной, притягиваются ею, вызывая полный прилив, или то, что обычно называют высокой водой, в том месте, где это происходит. До сих пор теория приливов не трудна для понимания.

Кэролайн. Напротив, нет ничего проще; воды, чтобы подняться под луной, должны оттянуть воды с противоположной стороны земного шара и вызвать отлив, или низкую воду, в тех частях.

Миссис Б. Вы делаете свой вывод несколько поспешно, дорогая; ибо согласно вашей теории, у нас должен был бы быть полный прилив только один раз примерно в двадцать четыре часа, то есть каждый раз, когда мы находимся под луной, в то время как мы обнаруживаем, что за это время у нас бывает два прилива и что у нас и у наших антиподов высокая вода в одно и то же время.

Кэролайн. И все же для луны должно быть невозможно притягивать море в противоположных частях земного шара и в противоположных направлениях одновременно.

Миссис Б. Этот противоположный прилив объяснить несколько сложнее, чем тот, который находится непосредственно под луной; однако, проявив немного внимания, я надеюсь, что смогу дать вам понять объяснение, которое было дано ему астрономами. Следует, однако, признать, что теория по этому предмету сопряжена с некоторыми трудностями. Вы помните, что Земля и луна взаимно притягивают друг друга, но полагаете ли вы, что каждая часть Земли одинаково притягивается луной?

Эмили. Конечно, нет; вы учили нас, что сила притяжения уменьшается с увеличением расстояния, и поэтому та часть Земли, которая дальше всего от луны, должна притягиваться менее сильно, чем та, к которой она ближе всего.

Миссис Б. Этот факт поможет нам в объяснении, которое я собираюсь вам дать.

Чтобы сделать вопрос более простым, предположим, что Земля повсюду покрыта океаном, как показано на (рис. 3, табл. 12). M — это луна, A B C D — Земля. Теперь воды на поверхности Земли, около A, будучи более сильно притянутыми, чем любая другая часть, будут подняты: притяжение луны в B и C меньше, а в D — наименьшее из всех. Высокий прилив в A объясняется прямым притяжением луны; для этого воды оттягиваются от B и C, где, следовательно, будет низкая вода. В D, поскольку притяжение луны значительно уменьшено, воды остаются относительно высокими, каковая высота увеличивается центробежной силой Земли, которая в D больше, чем в A, вследствие ее большего расстояния от общего центра гравитации X между Землей и луной.

Эмили. Значит, прилив A вызван притяжением луны, а прилив D вызван центробежной силой и усилен слабостью притяжения луны в тех частях.

Кэролайн. А когда высокая вода в A и D, низкая вода в B и C: теперь я думаю, что понимаю природу приливов, хотя признаюсь, это не так просто, как я сначала думала.

Но, миссис Б., почему солнце не вызывает приливы, так же как луна; ведь его притяжение больше, чем у луны?

Миссис Б. Оно вызывало бы их на равном расстоянии, но наша близость к луне делает ее влияние более мощным. Солнце, однако, оказывает значительное влияние на приливы и увеличивает или уменьшает их, действуя в соединении с луной или в оппозиции к ней.

Эмили. Я не совсем это понимаю.

Миссис Б. Луна совершает оборот вокруг Земли за месяц; поэтому дважды за это время, в полнолуние и в новолуние, она находится в том же направлении, что и солнце; тогда оба действуют в соединении на Землю и производят очень большие приливы, называемые сизигийными приливами, как показано на рис. 4 в A и B; но когда луна находится в промежуточных частях своей орбиты, то есть в квадратурах, солнце, вместо того чтобы оказывать помощь, ослабляет ее силу, действуя в оппозиции к ней; и производятся меньшие приливы, называемые квадратурными приливами, как показано в M на рис. 5.

Эмили. Я часто наблюдала разницу этих приливов, когда была на морском берегу.

Но поскольку притяжение между луной и Землей взаимно, мы должны производить приливы на луне; и они должны быть более значительными в той пропорции, в какой наша планета больше. И все же луна не кажется овальной формы.

Миссис Б. Вы должны помнить, что для того, чтобы сделать объяснение приливов более ясным, мы предполагаем, что вся поверхность Земли покрыта океаном; но это не так на самом деле ни с Землей, ни с луной, и суша, которая пересекает воду, разрушает регулярность эффекта. Так, при втекании в реки, при огибании мысов и при входе в заливы и бухты вода встречает препятствия, и высокая вода должна наступать гораздо позже, чем это было бы в противном случае.

Кэролайн. Верно; мы можем, однако, быть уверены, что всякий раз, когда наступает высокая вода, луна находится прямо над нашими головами.

Миссис Б. Тоже не так; ибо поскольку подобный эффект производится на той части земного шара, которая находится непосредственно под луной, и на той части, которая наиболее удалена от нее, она не может находиться над головами жителей обоих этих мест одновременно. Кроме того, поскольку орбита луны почти параллельна орбите Земли, она никогда не бывает в зените, кроме как для жителей жаркого пояса.

Кэролайн. В жарком поясе, тогда, я надеюсь, вы признаете, что луна находится непосредственно над или напротив тех мест, где высокая вода?

Миссис Б. Я не могу даже этого признать; ибо океан, естественно участвуя в движении Земли при ее вращении с запада на восток, луна, формируя прилив, должна бороться с восточным движением волн. Вся материя, как вы знаете, по своей инерции оказывает некоторое сопротивление изменению состояния; воды, следовательно, не сразу поддаются притяжению луны, и эффект ее влияния завершается лишь через три часа после того, как она прошла меридиан, где наступает полный прилив.

Когда тело приводится в движение какой-либо силой, его движение может продолжаться после того, как побуждающая сила перестает действовать: это случай со всеми снарядами. Камень, брошенный из руки, продолжает свое движение в течение некоторого времени, пропорционального приложенной к нему силе: существует полная аналогия между этим эффектом и продолжающимся подъемом воды после того, как луна прошла меридиан в каком-либо определенном месте.

Эмили. Скажите, пожалуйста, какова причина того, что прилив каждый день наступает на три четверти часа позже?

Миссис Б. Потому что проходит двадцать четыре часа и три четверти, прежде чем тот же меридиан на нашем земном шаре возвращается под луну. Земля вращается вокруг своей оси примерно за двадцать четыре часа; если бы луна была неподвижна, то та же часть нашего земного шара каждые двадцать четыре часа возвращалась бы под луну; но так как во время нашего ежедневного вращения луна продвигается по своей орбите, Земля должна совершить более чем полный оборот, чтобы привести тот же меридиан напротив луны: нам требуется три четверти часа, чтобы догнать ее. Приливы, следовательно, задерживаются по той же причине, по которой луна восходит позже на три четверти часа каждый день.

Мы теперь, я думаю, завершили наблюдения, которые я должна была сделать вам по предмету астрономии; при нашей следующей встрече я попытаюсь объяснить вам основы гидростатики.

Вопросы

1.(Pg. 108) In what time does the moon revolve round the earth? what is the inclination of her orbit? and how does she accompany the earth?

2.(Pg. 108) As the moon revolves round the earth, and also accompanies it in its annual revolution, in what form would you draw the moon's orbit?

3.(Pg. 109) What causes the moon always to present the same face to the earth, and what must be the length of a day and night to its inhabitants?

4.(Pg. 109) Can the earth be seen from every part of the moon, and will it always exhibit the same appearance?

5.(Pg. 109) What are the changes of the moon called?

6.(Pg. 109) How are these changes explained by fig. 2. plate 11?

7.(Pg. 109) What is meant by her first quarter?

8.(Pg. 109) What by her being horned, and her being gibbous?

9.(Pg. 109) What by her being full?

10.(Pg. 109) What by her third quarter?

11.(Pg. 110) What is meant by her conjunction?—what by her being in opposition?—what by her quadratures?

12.(Pg. 110) By what are eclipses of the sun caused?

13.(Pg. 110) What causes eclipses of the moon?

14.(Pg. 110) What is meant by the moon's nodes?

15.(Pg. 110) Why do not eclipses happen at every new and full moon?

16.(Pg. 110) What causes partial eclipses of the moon?

17.(Pg. 110) When the moon is exactly in one of her nodes, what length of time will she be eclipsed?

18.(Pg. 110) Are total eclipses of the sun frequent, and when they happen what is their extent?

19.(Pg. 111) What does this prove respecting the size of the moon?

20.(Pg. 111) What is shown in fig. 1, plate 12?

21.(Pg. 111) How are lunar eclipses visible, and what is proved by their duration?

22.(Pg. 111) What is illustrated by fig. 2, plate 12?

23.(Pg. 111) What remark is made respecting those planets which have several moons?

24.(Pg. 111) What use is made of the eclipses of the satellites of Jupiter?

25.(Pg. 112) How is the latitude of a place usually found?

26.(Pg. 112) By what other means may latitude be found?

27.(Pg. 112) From what is longitude reckoned?

28.(Pg. 112) How does the rotation of the earth upon its axis, govern the time at different places?

29.(Pg. 113) What two circumstances, if known, will enable you to find your longitude from a given place?

30.(Pg. 113) By what means may a captain find the time at London, and in the place where his ship may be?

31.(Pg. 113) How may the eclipses of Jupiter's satellites be used to find the longitude?

32.(Pg. 113) Give an example.

33.(Pg. 114) How will you know whether the longitude is east or west?

34.(Pg. 114) What is meant by the transit of a planet?

35.(Pg. 114) Why can we see transits of Venus and Mercury only?

36.(Pg. 114) By what are tides caused?

37.(Pg. 114) Why is not a similar effect produced on the land?

38.(Pg. 115) In what two parts of the world is it high water at the same time?

39.(Pg. 115) What circumstances respecting the decrease of attraction are taken into account, in explaining the tides?

40.(Pg. 115) How are the high tides at A and D, and the low ones at B and C, in fig. 3. pl. 12, accounted for?

41.(Pg. 116) Has the sun any influence on the tides, and why is it less than that of the moon?

42.(Pg. 116) What is meant by spring tides, and how are they produced?

43.(Pg. 116) What by neap tides, and how are they caused?

44.(Pg. 116) What circumstances affect the time of the tide in rivers, bays, &c.?

45.(Pg. 117) Why in the open ocean, is it high water, some hours after the moon has passed the meridian?

46.(Pg. 117) Why are the tides three-quarters of an hour later every day?

БЕСЕДА X. О МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ЖИДКОСТЕЙ.

DEFINITION OF A FLUID. DISTINCTION BETWEEN FLUIDS AND LIQUIDS. OF NON-ELASTIC FLUIDS. SCARCELY SUSCEPTIBLE OF COMPRESSION. OF THE COHESION OF FLUIDS. OF THEIR GRAVITATION. OF THEIR EQUILIBRIUM. OF THEIR PRESSURE. OF SPECIFIC GRAVITY. OF THE SPECIFIC GRAVITY OF BODIES HEAVIER THAN WATER. OF THOSE OF THE SAME WEIGHT AS WATER. OF THOSE LIGHTER THAN WATER. OF THE SPECIFIC GRAVITY OF FLUIDS.

МИССИС Б.

Мы до сих пор ограничивали наше внимание механическими свойствами твердых тел, которые были проиллюстрированы и, я надеюсь, полностью запечатлены в вашей памяти беседами, которые мы впоследствии вели об астрономии. Теперь мне необходимо дать вам некоторое представление о механических свойствах жидкостей — науке, которая применительно к жидкостям делится на две части: гидростатику и гидравлику. Гидростатика рассматривает вес и давление жидкостей, а гидравлика — движение жидкостей и эффекты, производимые этим движением. Жидкость — это вещество, которое поддается малейшему давлению. Если вы опустите руку в таз с водой, вы едва почувствуете какое-либо сопротивление.

Эмили. Сила сцепления, значит, я полагаю, менее мощна в жидкостях, чем в твердых телах?

Миссис Б. Да; жидкости, вообще говоря, являются телами меньшей плотности, чем твердые тела. Из слабого сцепления частиц жидкостей и легкости, с которой они скользят друг по другу, делается вывод, что они имеют лишь слабое притяжение друг к другу и что это притяжение одинаково в любом положении их частиц и поэтому не создает сопротивления полной свободе движения между ними.

Кэролайн. Скажите, пожалуйста, в чем различие между флюидом и жидкостью?

Миссис Б. Жидкости составляют только один класс флюидов. Существует другой класс, отличающийся названием упругих флюидов, или газов, который включает воздух атмосферы и все различные виды воздуха, с которыми вы познакомитесь, когда будете изучать химию. Их механические свойства мы рассмотрим позже, а сегодня утром ограничим наше внимание свойствами жидкостей, или неупругих флюидов.

Вода и жидкости в целом едва ли поддаются сжатию, или сдавливанию в меньшее пространство, чем то, которое они занимают естественно. Однако такова крайняя мелкость их частиц, что при сильном сжатии они иногда прокладывают себе путь через поры вещества, которое их удерживает. Это было показано знаменитым экспериментом, проведенным во Флоренции много лет назад. Полый золотой шар был наполнен водой, и при подвергании его сильному давлению вода просачивалась через поры золота, которые покрывала тонкой росой. Многие философы, однако, считают, что на этот эксперимент слишком полагаются, так как не похоже, чтобы он когда-либо был повторен; возможно, поэтому, что мог быть какой-то источник ошибки, который не был обнаружен экспериментаторами. Жидкости, по-видимому, тяготеют более свободно, чем твердые тела; ибо сильное когезионное притяжение частиц последних в некоторой мере противодействует эффекту гравитации. В этом столе, например, сцепление частиц дерева позволяет четырем тонким ножкам поддерживать значительный вес. Если бы сцепление было разрушено, или, другими словами, дерево превращено в жидкость, никакой поддержки ножками не могло бы быть оказано, ибо частицы, более не сцепляясь вместе, каждая давила бы отдельно и независимо и была бы приведена к уровню поверхности Земли.

Эмили. Это отсутствие сцепления, значит, причина того, почему жидкости никогда не могут быть сформированы в фигуры или удерживаться в кучах; ибо хотя это правда, что ветер поднимает воду в волны, они немедленно после этого разрушаются гравитацией, и вода всегда находит свой уровень.

Миссис Б. Понимаете ли вы, что подразумевается под уровнем, или равновесием жидкостей?

Эмили. Я думаю, что понимаю, хотя чувствую себя несколько затрудняющейся объяснить это. Разве жидкость не находится на уровне, когда ее поверхность гладкая и плоская, как это бывает со всеми жидкостями, когда они находятся в состоянии покоя?

Миссис Б. Гладкая, если угодно, но не плоская; ибо определение равновесия жидкости состоит в том, что каждая часть поверхности одинаково удалена от точки, к которой они тяготеют, то есть от центра Земли; следовательно, поверхность всех жидкостей должна быть сферической, а не плоской, поскольку они будут участвовать в сферической форме земного шара. Это очень очевидно в больших телах воды, таких как океан, но сферичность малых тел воды настолько ничтожна, что их поверхности кажутся плоскими.

Этот уровень, или равновесие жидкостей, является естественным результатом того, что их частицы тяготеют независимо друг от друга; ибо когда какая-либо частица жидкости случайно оказывается поднятой над остальными, она притягивается вниз к уровню поверхности жидкости, и готовность, с которой жидкости поддаются малейшему впечатлению, позволит частице своим весом проникнуть в поверхность жидкости и смешаться с ней.

Кэролайн. Но я видела каплю масла, плавающую на поверхности воды, не смешиваясь с ней.

Миссис Б. Они не смешиваются, потому что их частицы отталкивают друг друга, и масло поднимается на поверхность, потому что масло — более легкая жидкость, чем вода. Если бы вы налили воду поверх него, масло все равно поднялось бы, будучи вытесненным вверх превосходящей гравитацией воды. Вот инструмент, называемый спиртовым уровнем (рис. 1, табл. 13), который построен на принципе равновесия жидкостей. Он состоит из короткой трубки A B, закрытой с обоих концов и содержащей немного воды, или, чаще, какого-либо спирта: она наполнена почти полностью, так что остается только маленький пузырек воздуха; когда трубка идеально горизонтальна, этот пузырек занимает ее середину, но когда она не идеально горизонтальна, вода стекает к нижнему концу, а пузырек воздуха или спирта поднимается к верхнему; с помощью этого инструмента можно установить уровень любого места, к которому мы его прикладываем.

Из сильного сцепления их частиц вы можете, следовательно, рассматривать твердые тела как тяготеющие массами, в то время как каждая частица жидкости может рассматриваться как отдельная и тяготеющая независимо от других. Отсюда сопротивление жидкости значительно меньше, чем у твердого тела; ибо сопротивление частиц, действующих отдельно, легче преодолеть.

Эмили. Тело воды при падении, безусловно, причиняет меньше вреда, чем твердое тело того же веса.

Миссис Б. Частицы жидкостей, действуя таким образом независимо, давят друг на друга во всех направлениях, не только вниз, но и вверх, и латерально, или в стороны; и вследствие этого равенства давления каждая частица остается в покое в жидкости. Если вы взболтаете жидкость, вы нарушите это равенство давления, и жидкость не будет в покое, пока ее равновесие не будет восстановлено.

Plate xiii.

Кэролайн. Давление вниз очень естественно; это эффект гравитации; одна частица, давя на другую, нажимает на нее; но давление в стороны, и особенно давление вверх, я не могу понять.

Миссис Б. Если бы не было латерального давления, вода не вытекала бы из отверстия на боку сосуда. Если вы наполните сосуд песком, он не будет продолжать вытекать из такого отверстия, потому что среди его частиц почти нет латерального давления.

Эмили. Когда вода вытекает из бока сосуда, не происходит ли это из-за веса воды над отверстием?

Миссис Б. Если бы частицы жидкостей были расположены регулярными колоннами, вот так (рис. 2), латерального давления не было бы, ибо когда одна частица находится перпендикулярно над другой, она может давить только вниз; но так как постоянно должно случаться, что частица давит между двумя частицами внизу (рис. 3), эти последние должны испытывать латеральное давление.

Эмили. То же самое, как когда клин вбивается в кусок дерева и раздвигает части в стороны.

Миссис Б. Да. Латеральное давление происходит, следовательно, полностью от давления вниз, или веса жидкости сверху; и, следовательно, чем ниже сделано отверстие в сосуде, тем больше будет скорость воды, вырывающейся из него. Вот сосуд с водой (рис. 5) с тремя кранами на разной высоте; мы откроем их, и вы увидите, с какой разной степенью скорости вода выходит из них. Вы понимаете это, Кэролайн?

Кэролайн. О да. Вода из верхнего крана, получая лишь слабое давление из-за близости к поверхности, течет лишь нежно; второй кран, имея больший вес над собой, вода выталкивается с большей скоростью, в то время как самый нижний кран, находясь около дна сосуда, получает давление почти всего тела воды и вырывается с величайшей стремительностью.

Миссис Б. Очень хорошо; и вы должны заметить, что поскольку латеральное давление полностью обязано давлению вниз, оно не затрагивается горизонтальными размерами сосуда, который содержит воду, а только его глубиной; ибо поскольку каждая частица действует независимо от остальных, только колонна частиц непосредственно над отверстием может давить на воду и выталкивать ее.

Эмили. Ширина и ширина сосуда, значит, не могут иметь значения в этом отношении. Латеральное давление на одну сторону в кубическом сосуде, я полагаю, не так велико, как давление вниз на дно.

Миссис Б. Нет; в кубическом сосуде давление вниз будет вдвое больше латерального давления на одну сторону; ибо на каждую частицу на дне сосуда давит колонна всей глубины жидкости, в то время как латеральное давление уменьшается от дна вверх к поверхности, где частицы не имеют давления.

Кэролайн. А откуда происходит давление жидкостей вверх? это кажется мне наиболее необъяснимым, так как оно находится в прямом противоречии с гравитацией.

Миссис Б. И все же это следствие их давления вниз. Когда, например, вы наливаете воду в чайник, вода поднимается в носике до уровня воды в чайнике. На частицы воды на дне чайника давят частицы над ними; этому давлению они поддадутся, если есть какой-то способ освободить путь для вышестоящих частиц, и так как они не могут опуститься, они изменят свое направление и поднимутся в носике.

Предположим, что чайник наполнен колоннами частиц воды, подобными описанным на рис. 4, частица 1 на дне будет давиться латерально частицей 2, и этим давлением будет вытолкнута в носик, где, встречаясь с частицей 3, она давит ее вверх, и это давление будет продолжаться от 3 к 4, от 4 к 5 и так далее, пока вода в носике не поднимется до уровня воды в чайнике.

Эмили. Если бы не это давление вверх, заставляющее воду подниматься в носике, равновесие жидкости было бы разрушено.

Кэролайн. Верно; но тогда чайник широкий и большой, и вес такого большого тела воды, как чайник, может легко вытолкнуть и поддержать такое малое количество, которое заполнит носик. Но был бы произведен тот же эффект, если бы носик и чайник были равных размеров?

Миссис Б. Несомненно, был бы. Вы можете даже обратить эксперимент, налив воду в носик, и вы обнаружите, что вода поднимется в чайнике до уровня воды в носике; ибо давление малого количества воды в носике вытолкнет и поддержит большее количество в чайнике. В давлении вверх, так же как и в латеральном, вы видите, что сила давления зависит полностью от высоты и совершенно независима от горизонтальных размеров жидкости.

Поскольку чайник не прозрачен, давайте попробуем эксперимент, наполнив этот большой стеклянный кубок с помощью этой узкой трубки (рис. 6).

Кэролайн. Смотри, Эмили, как миссис Б. наполняет его, как вода поднимается в кубке, чтобы поддерживать равновесие с водой в трубке.

Теперь, миссис Б., позволите ли вы мне наполнить трубку, налив воду в кубок?

Миссис Б. Это невозможно. Однако вы можете попробовать эксперимент, и я не сомневаюсь, что вы сможете объяснить его неудачу.

Кэролайн. Очень странно, что если столь малая колонна воды, как та, что содержится в трубке, может вытолкнуть и поддержать все содержимое кубка; что вес всей воды в кубке не должен быть способен вытолкнуть малое количество, необходимое для заполнения трубки:— о, я вижу теперь причину, вода в кубке не может вытолкнуть воду в трубке выше ее уровня, и так как конец трубки значительно выше кубка, он никогда не может быть наполнен путем наливания воды в кубок.

Миссис Б. И если вы продолжите наливать воду в кубок, когда он полон, вода будет переливаться через край, вместо того чтобы подниматься выше своего уровня в трубке.

Теперь я объясню вам значение удельного веса тел.

Кэролайн. Что! есть еще один вид гравитации, с которым мы еще не знакомы?

Миссис Б. Нет: удельный вес тела означает просто его вес по сравнению с весом другого тела того же размера. Когда мы говорим, что вещества, такие как свинец и камни, тяжелые, а другие, такие как бумага и перья, легкие, мы говорим сравнительно; то есть, что первые тяжелые, а последние легкие по сравнению с большинством веществ в природе. Назвали бы вы дерево и мел легкими или тяжелыми телами?

Кэролайн. Некоторые виды дерева тяжелые, безусловно, как дуб и красное дерево; другие легкие, как кедр и тополь.

Эмили. Я думаю, я назвала бы дерево в целом тяжелым телом; ибо кедр и тополь легкие только по сравнению с деревом более тяжелого описания. Я в затруднении определить, следует ли классифицировать мел как тяжелое или легкое тело; я была бы склонна сказать первое, если бы он не был легче большинства других минералов. Я вижу, что у нас лишь смутные понятия о легком и тяжелом. Я хотела бы, чтобы был какой-то стандарт сравнения, к которому мы могли бы отнести вес всех других тел.

Миссис Б. Необходимость такого стандарта так сильно ощущалась, что тело было выбрано для этой цели. Какое вещество, по вашему мнению, лучше всего подошло бы для этой цели?

Кэролайн. Это должно быть что-то общеизвестное и легко получаемое; свинец или железо, например.

Миссис Б. Металлы не подошли бы для этой цели по нескольким причинам; они не всегда одинаково компактны, и они редко бывают совсем чистыми; два куска железа, например, хотя и одного размера, могли бы не весить одинаково из-за упомянутых причин.

Кэролайн. Но, миссис Б., если вы сравните вес равных количеств разных тел, они все будут одинаковы. Вы знаете старую поговорку, что фунт перьев так же тяжел, как фунт свинца?

Миссис Б. Когда поэтому мы сравниваем вес разных видов тел, было бы абсурдно брать количества равного веса, мы должны брать количества равного объема; пинты или кварты, а не унции или фунты.

Кэролайн. Очень верно; я запутала себя, думая, что количество относится к весу, а не к мере. Это правда, было бы так же абсурдно сравнивать тела одного размера, чтобы установить, какое из них больше, как сравнивать тела одного веса, чтобы обнаружить, какое из них тяжелее.

Миссис Б. При оценке удельного веса тел, следовательно, мы должны сравнивать равные объемы, и мы обнаружим, что их удельный вес будет пропорционален их весу. Тело, которое было принято в качестве стандарта сравнения, — это дистиллированная или дождевая вода.

Эмили. Я удивлена, что жидкость была выбрана для этой цели, так как она обязательно должна содержаться в каком-то сосуде, и вес сосуда потребуется вычесть.

Миссис Б. Вы обнаружите, что сравнение будет легче сделать с жидкостью, чем с твердым телом; и воду, вы знаете, можно везде получить. Чтобы узнать удельный вес твердого тела, не обязательно класть определенную меру его на одну чашу, а равную меру воды на другую чашу: но просто взвесить тело при испытании сначала в воздухе, а затем в воде. Если вы взвесите кусок золота в стакане воды, не вытеснит ли золото ровно столько воды, сколько равно его собственному объему?

Кэролайн. Конечно, где одно тело, другое не может быть в то же время; так что достаточное количество воды должно быть удалено, чтобы освободить путь для золота.

Миссис Б. Да, кубический дюйм воды, чтобы освободить место для кубического дюйма золота; помните, что учитывается только объем; вес не имеет ничего общего с количеством вытесненной воды, ибо дюйм золота не занимает больше места и поэтому не вытеснит больше воды, чем дюйм слоновой кости или любое другое вещество, которое утонет в воде.

Ну, вы, возможно, будете удивлены, услышав, что золото будет весить меньше в воде, чем оно весило вне ее?

Эмили. И по какой причине?

Миссис Б. Из-за давления частиц воды вверх, которое в некоторой мере поддерживает золото и тем самым уменьшает его вес. Если бы тело, погруженное в воду, было того же веса, что и эта жидкость, оно было бы полностью поддержано ею, точно так же, как вода, которую оно вытесняет, была поддержана до того, как оно освободило путь для твердого тела. Если тело тяжелее воды, оно не может быть полностью поддержано ею; но вода окажет некоторое сопротивление его спуску.

Кэролайн. А сопротивление, которое вода оказывает спуску тяжелых тел, погруженных в нее (поскольку оно происходит от давления частиц жидкости вверх), должно во всех случаях, я полагаю, быть одинаковым?

Миссис Б. Да: сопротивление жидкости пропорционально объему, а не весу погруженного в нее тела; все тела одного размера, следовательно, теряют одинаковое количество своего веса в воде. Можете ли вы составить какое-либо представление, что это за потеря будет?

Эмили. Я думаю, она была бы равна весу вытесненной воды; ибо, поскольку эта часть воды была поддержана до погружения твердого тела, равный вес твердого тела будет поддержан.

Миссис Б. Вы совершенно правы; тело, взвешенное в воде, теряет ровно столько своего веса, сколько равно весу вытесненной им воды; так что если бы вы положили вытесненную воду на чашу, к которой подвешено тело, это восстановило бы равновесие.

Вы должны заметить, что когда вы взвешиваете тело в воде, чтобы установить его удельный вес, вы не должны погружать чашу весов в воду; но либо подвесьте тело к крючку на дне чаши, либо снимите чашу и подвесьте к плечу весов груз, чтобы уравновесить другую чашу, и к этому прикрепите твердое тело для взвешивания (рис. 7). Теперь предположим, что кубический дюйм золота весил 19 унций вне воды и потерял одну унцию своего веса при взвешивании в воде, каков был бы его удельный вес?

Кэролайн. Кубический дюйм воды, который оно вытеснило, должен весить эту одну унцию; и так как кубический дюйм золота весит 19 унций, золото в 19 раз тяжелее воды.

Эмили. Я помню, как видела таблицу сравнительных весов тел, в которой золото, казалось мне, оценивалось в 19 тысяч раз веса воды.

Миссис Б. Вы неправильно поняли значение таблицы. В оценке, на которую вы ссылаетесь, вес воды был принят за 1000. Вы должны заметить, что вес вещества, когда он не сравнивается с весом какого-либо другого, совершенно произволен; и когда вода принята как стандарт, мы можем обозначать ее вес любым числом, каким пожелаем; но тогда вес всех тел, испытанных по этому стандарту, должен быть обозначен пропорциональными числами.

Кэролайн. Мы можем назвать вес воды, например, один, и тогда вес золота был бы девятнадцать; или если мы решим назвать вес воды 1000, вес золота был бы 19 000. Короче говоря, удельный вес означает, во сколько раз больше весит тело, чем равный объем воды.

Миссис Б. Это скорее вес тела по сравнению с частью воды, равной ему по объему; ибо удельный вес многих веществ меньше, чем у воды.

Кэролайн. Тогда вы не можете установить удельный вес таких веществ таким же образом, как у золота; ибо тело, которое легче воды, будет плавать на ее поверхности, не вытесняя никакой ее части.

Миссис Б. Если бы тело было абсолютно без веса, это правда, что оно не вытеснило бы ни капли воды, но тела, о которых мы говорим, все имеют некоторый вес, как бы мал он ни был; и будут, следовательно, вытеснять некоторое количество. Если тело легче воды, оно не опустится до уровня ее поверхности, и поэтому оно не вытеснит столько воды, сколько равно его объему; но только столько, сколько равно его весу. Корабль, вы должны были заметить, погружается на некоторую глубину в воду, и чем тяжелее он нагружен, тем глубже он погружается, так как он всегда вытесняет количество воды, равное его собственному весу.

Кэролайн. Но вы сказали только что, что при погружении золота должен учитываться объем, а не вес тела.

Миссис Б. Это случай со всеми веществами, которые тяжелее воды; но так как те, которые легче, не вытесняют столько, сколько их собственный объем, количество, которое они вытесняют, не является тестом их удельного веса.

Чтобы получить удельный вес тела, которое легче воды, вы должны прикрепить к нему тяжелое, чей удельный вес известен, и погрузить их вместе; удельный вес более легкого тела может быть тогда легко вычислен из наблюдения потери веса, которую оно производит в тяжелом теле.

Эмили. Но разве нет тел, которые имеют точно такой же удельный вес, как вода?

Миссис Б. Несомненно; и такие тела будут оставаться в покое в любом положении, в котором они помещены в воду. Вот кусок дерева, который я достала, потому что он того вида, который имеет точно вес равного объема воды; в какой бы части этого сосуда с водой вы его ни поместили, вы обнаружите, что он останется неподвижным.

Кэролайн. Я сначала положу его на дно; оттуда, конечно, он не может подняться, потому что он не легче воды. Теперь я помещу его в середину сосуда; он ни поднимается, ни опускается, потому что он ни легче, ни тяжелее воды. Теперь я положу его на поверхность воды; но там он немного погружается — в чем причина этого, миссис Б.?

Миссис Б. Поскольку он не легче воды, он не может плавать на ее поверхности; поскольку он не тяжелее воды, он не может опуститься ниже ее поверхности: он опустится, следовательно, только до тех пор, пока верхние поверхности обоих тел не будут на одном уровне, так что кусок дерева будет просто покрыт водой. Если бы вы налили несколько капель воды в сосуд (так нежно, чтобы не придать им количества движения), они смешались бы с водой на поверхности и не опустились бы ниже.

Кэролайн. Я теперь понимаю причину, почему при вытягивании ведра воды из колодца ведро кажется гораздо тяжелее, когда оно поднимается над поверхностью воды в колодце; ибо пока вы поднимаете его в воде, вода внутри ведра, будучи того же удельного веса, что и вода снаружи, будет полностью поддержана давлением воды вверх под ведром, и, следовательно, потребуется очень мало силы, чтобы поднять его; но как только ведро поднимается к поверхности колодца, вы немедленно замечаете увеличение веса.

Эмили. А как вы устанавливаете удельный вес жидкостей?

Миссис Б. С помощью ареометра; этот инструмент сделан из различных материалов и в различных формах, одну из которых я вам покажу. Он состоит из тонкого латунного шара A (рис. 8, табл. 13) с градуированной трубкой B, и удельный вес жидкости оценивается по глубине, на которую инструмент погружается в нее, или по весу, необходимому для погружения его на заданную глубину. Есть маленькое ведерко C, подвешенное на нижнем конце, а также маленькая чашечка на градуированной трубке; в любую из них можно положить маленькие грузы, пока инструмент не погрузится в жидкость до отметки на трубке B; количество веса, необходимое для этого, позволит вам обнаружить удельный вес жидкости.

Я должна теперь попрощаться с вами; но остается еще много наблюдений, которые нужно сделать о жидкостях: мы, следовательно, возобновим этот предмет при нашей следующей встрече.

Вопросы

1.(Pg. 118) What are the two divisions of the science which treats of the mechanical properties of liquids?

2.(Pg. 118) Of what do hydrostatics and hydraulics treat?

3.(Pg. 118) What is a fluid defined to be?

4.(Pg. 118) From what is fluidity supposed to arise?

5.(Pg. 118) Into what two classes are fluids divided?

6.(Pg. 119) What is said of the incompressibility of liquids, and what experiment is related?

7.(Pg. 119) Ought this experiment to be considered as conclusive?

8.(Pg. 119) Why do fluids appear to gravitate more freely than solids?

9.(Pg. 120) When is a fluid said to be in equilibrium?

10.(Pg. 120) What is there in the nature of a fluid, which causes it to seek this level?

11.(Pg. 120) What circumstances occasion oil to float upon water?

12.(Pg. 120) What is the nature and use of the instrument represented in fig. 1, plate 13?

13.(Pg. 120) What difference is there in the gravitation of solid masses, and of fluids?

14.(Pg. 121) What results as regards the pressure of fluids?

15.(Pg. 121) How is this illustrated by fig. 2, 3, plate 13?

16.(Pg. 121) From what does the lateral pressure proceed? and to what is it proportioned, as exemplified in fig. 5, plate 13?

17.(Pg. 122) Has the extent of the surface of a fluid, any effect upon its pressure downwards?

18.(Pg. 122) What will be the difference between the pressure upon the bottom, and upon one side of a cubical vessel?

19.(Pg. 122) What occasions the upward pressure, and how is it explained by fig. 4, plate 13?

20.(Pg. 123) How could the equilibrium of fluids be exemplified by pouring water in at the spout of a tea-pot?

21.(Pg. 123) How by the apparatus represented at fig. 6, plate 13?

22.(Pg. 123) What is meant by the specific gravity of a body?

23.(Pg. 123) What do we in common mean by calling a body heavy, or light?

24.(Pg. 124) Why would not the metals answer to compare other bodies with?

25.(Pg. 124) What must be supposed equal in estimating the specific gravity of a body?

26.(Pg. 124) What has been adopted as a standard for comparison?

27.(Pg. 125) What is the first step in ascertaining the specific gravity of a solid?

28.(Pg. 125) What quantity of water will the solid displace?

29.(Pg. 125) Why will a solid weigh less in water than in air, and to what will the loss of weight be equal?

30.(Pg. 126) What is the arrangement represented by fig. 7, plate 13?

31.(Pg. 126) What is stated of gold as an example?

32.(Pg. 126) In comparing a body with water, this is sometimes called 1000, what must be observed?

33.(Pg. 126) What quantity of water is displaced, by a body floating upon its surface?

34.(Pg. 127) How can you find the specific gravity of a solid which is lighter than water?

35.(Pg. 127) What is observed of a body whose specific gravity is the same as that of water?

36.(Pg. 127) What is the reason that in drawing a bucket of water from a well, its weight is not perceived until it rises above the surface?

37.(Pg. 128) Describe the instrument represented by fig. 8, plate 13, and also how, and for what it is used?

БЕСЕДА XI. О РОДНИКАХ, ФОНТАНАХ И Т. Д.

OF THE ASCENT OF VAPOUR AND THE FORMATION OF CLOUDS. OF THE FORMATION AND FALL OF RAIN, &c. OF THE FORMATION OF SPRINGS. OF RIVERS AND LAKES. OF FOUNTAINS.

КЭРОЛАЙН.

Есть вопрос, который я очень хочу задать вам относительно жидкостей, миссис Б., который часто смущал меня. В чем причина того, что огромное количество дождя, которое выпадает на Землю и просачивается в нее, не повреждает со временем ее твердость? Солнце и ветер, я знаю, сушат поверхность, но они не имеют эффекта на внутренние части, где должно быть огромное накопление влаги.

Миссис Б. Разве вы не знаете, что со временем вся вода, которая просачивается в землю, снова поднимается из нее? Это та же самая вода, которая последовательно образует моря, реки, родники, облака, дождь, а иногда град, снег и лед. Если вы возьмете на себя труд проследить ее через эти различные изменения, вы поймете, почему Земля еще не утонула от количества воды, которое выпало на нее с момента ее создания; и вы даже будете убеждены, что она не содержит ни одной каплей больше воды сейчас, чем она содержала в тот период.

Давайте рассмотрим, как изначально образовались облака. Когда первые лучи солнца согрели поверхность Земли, тепло, разделяя частицы воды, сделало их легче воздуха. Это, вы знаете, случай с паром. Что же тогда следует?

Кэролайн. Когда он легче воздуха, он естественно поднимается; и теперь я вспоминаю, как вы говорили нам на предыдущем уроке, что тепло солнца превращает частицы воды в пар; вследствие чего он поднимается в атмосферу, где образует облака.

Миссис Б. Таким образом, мы уже проследили за водой в двух ее превращениях: из воды она становится паром, а из пара — облаками.

Эмили. Но если этот водяной пар легче воздуха, почему он не продолжает подниматься и почему он снова соединяется, образуя облака?

Миссис Б. Потому что плотность атмосферы уменьшается по мере удаления от земли. Поэтому пар, который солнце заставляет испаряться не только из морей, рек и озер, но и из влаги на суше, поднимается до тех пор, пока не достигнет слоя воздуха своего удельного веса; и там, как вы знаете, он остается неподвижным. Благодаря частому притоку свежего пара он постепенно накапливается, образуя те большие массы пара, которые мы называем облаками; и частицы, в конце концов соединяясь, становятся слишком тяжелыми для того, чтобы воздух мог их поддерживать, и падают на землю.

Кэролайн. Они действительно падают на землю, когда идет дождь; но, согласно вашей теории, я бы предположила, что когда облака становятся слишком тяжелыми для того слоя воздуха, в котором они находятся, они должны опускаться, пока не достигнут слоя воздуха своего веса, а не падать на землю; ведь поскольку облака состоят из пара, они не могут быть тяжелее нижних слоев атмосферы, иначе пар не поднялся бы.

Миссис Б. Если вы рассмотрите то, как опускаются облака, это снимет данное возражение. При падении некоторые водяные частицы попадают в сферу взаимного притяжения и соединяются в форме капли воды. Пар, превращенный таким образом в ливень, тяжелее любой части атмосферы и, следовательно, опускается на землю.

Кэролайн. Как удивительно любопытно!

Миссис Б. Невозможно внимательно рассматривать какую-либо часть природы, не испытывая восхищения перед мудростью, которую она являет; и я надеюсь, что вы никогда не будете созерцать эти чудеса, не чувствуя, как ваше сердце наполняется восхищением и благодарностью к их щедрому Творцу. Заметьте: если бы воды никогда не извлекались из земли, вся растительность была бы уничтожена избытком влаги; если же, с другой стороны, растения не питались бы и не освежались случайными ливнями, засуха была бы для них столь же губительна. Если бы облака постоянно оставались в состоянии пара, они могли бы, как вы заметили, опуститься в более тяжелый слой атмосферы, но никогда не упали бы на землю; или если бы сила сцепления была более чем достаточной для превращения пара в капли, она превратила бы облако в массу воды, которая вместо питания уничтожила бы плоды земли.

Таким образом, вода поднимается в виде пара и опускается в виде дождя, снега или града, которые в конечном итоге становятся водой. Часть ее попадает в различные водоемы на поверхности земного шара, остальная — на сушу. Из последней часть снова поднимается в виде пара, часть поглощается корнями растений, а часть опускается в землю, где образует источники.

Эмили. Значит, нет никакой разницы между дождевой водой и родниковой водой?

Миссис Б. Изначально они одинаковы; но та часть дождевой воды, которая питает источники, растворяет множество посторонних частиц, которые встречает на своем пути, проходя через различные почвы.

Кэролайн. И все же родниковая вода приятнее на вкус, кажется более прозрачной, и, как я полагала, должна быть чище дождевой воды.

Миссис Б. Нет; за исключением дистиллированной воды, дождевая вода — самая чистая из всех, что мы можем получить; именно ее чистота делает ее безвкусной; в то время как различные соли и другие ингредиенты, растворенные в родниковой воде, придают ей особый вкус, который привычка делает приятным; эти соли нисколько не влияют на ее прозрачность; а фильтрация, которую она проходит через гравий и песок, очищает ее от всех посторонних веществ, которые она не способна растворить.

Эмили. Почему же дождевая вода не продолжает опускаться под действием своей гравитации, вместо того чтобы собираться вместе и образовывать источники?

Миссис Б. Когда дождь выпадает на поверхность земли, он продолжает прокладывать себе путь вниз через поры и трещины в почве. Когда несколько капель встречаются на своем подземном пути, они соединяются и образуют маленький ручеек; он, продвигаясь, встречает другие подобные ручейки, и они продолжают свой путь вместе под землей, пока их не остановит какое-либо вещество, например, скала или глина, которое они не могут проницать.

Кэролайн. Но вы говорите, что есть основания полагать, что вода может проникать даже в поры золота, а разве она не может встретить вещество более плотное?

Миссис Б. Но если вода и проникает в поры золота, то только под сильным сжимающим воздействием, как в эксперименте флорентийских ученых; теперь же, при движении к центру земли, на нее не действует никакая иная сила, кроме гравитации, которой недостаточно, чтобы заставить ее пробиться даже через слой глины. Этот вид почвы, хотя и не является необычайно плотным, обладает большой вязкостью и не пропускает частицы воды. Поэтому, когда вода встречает какое-либо вещество подобного рода, ее продвижение останавливается, и она распределяется по пористой почве, а иногда давление накапливающихся вод образует пласт или резервуар. Это будет более ясно объяснено на рис. 9, табл. 13, который представляет собой разрез внутренней части холма или горы. А — это скопление воды, которое, когда заполняется до уровня В (благодаря постоянному притоку воды, получаемому из протоков или ручейков a, a, a, a), находит выход из полости и, движимое гравитацией, течет дальше, пока не проложит себе путь из земли на склоне холма, где и образует источник С.

Кэролайн. Гравитация влечет вниз, к центру земли; а источник на этом рисунке течет в горизонтальном направлении.

Миссис Б. Не совсем. От резервуара до места, где вода выходит из земли, есть некоторый уклон; и гравитация, как вы знаете, будет перемещать тела вниз по наклонной плоскости так же, как и в перпендикулярном направлении.

Кэролайн. Но хотя источник может спускаться при выходе, он должен впоследствии подняться, чтобы достичь поверхности земли; а это прямо противоречит гравитации.

Миссис Б. Источник никогда не может подняться выше уровня резервуара, из которого он выходит; поэтому он должен найти проход к какой-либо части поверхности земли, которая ниже или ближе к центру, чем резервуар. Это правда, что на этом рисунке источник поднимается при прохождении от В к С; но я думаю, немного поразмыслив, вы сможете объяснить это.

Эмили. О, да; это происходит из-за давления жидкостей вверх; и вода поднимается в протоке по тому же принципу, по которому она поднимается в носике чайника; то есть для сохранения равновесия с водой в резервуаре. Теперь, я думаю, я понимаю природу источников: вода будет течь по протоку, будь то вверх или вниз, при условии, что она никогда не поднимается выше резервуара.

Миссис Б. Таким образом воду можно доставлять в любую часть города и в верхние этажи домов, если она изначально подается с высоты, превышающей любую точку, в которую она доставляется. Вы никогда не замечали, когда ремонтировали мостовые улиц, трубы, которые служат протоками для подачи воды через город?

Эмили. Да, часто; и я замечала, что когда какая-либо из этих труб открывалась, вода с большой скоростью устремлялась вверх; что, я полагаю, происходит из-за давления воды в резервуаре, которое выталкивает ее.

Кэролайн. Я помню, как однажды видела очень любопытный стакан, называемый «чашей Тантала»; он состоит из кубка, содержащего маленькую фигурку человека, и какое бы количество воды вы ни наливали в кубок, она никогда не поднимается выше груди фигурки. Вы знаете, как это устроено?

Миссис Б. Это достигается с помощью сифона, или изогнутой трубки, которая скрыта в теле фигурки. Эта трубка поднимается через одну из ног до уровня груди и, поворачиваясь там, опускается через другую ногу, а оттуда через основание кубка, где вода вытекает. (рис. 1, табл. 14.) Когда вы наливаете воду в стакан А, она должна подниматься в сифоне В пропорционально тому, как она поднимается в стакане; и когда стакан наполняется до уровня верхней части сифона, вода вытечет через другую ногу фигурки и будет продолжать вытекать так же быстро, как вы ее наливаете; поэтому стакан никогда не может наполниться выше.

Эмили. Я думаю, новый колодец, который сделали в нашем загородном доме, должен быть такого же типа. У нас была большая нехватка воды, и мой отец потратил значительные средства на то, чтобы вырыть колодец; после того как пришлось пробиться на большую глубину, прежде чем удалось найти воду, наконец был обнаружен источник, но вода поднялась лишь на несколько футов выше дна колодца; а иногда он совсем пересыхает.

Plate xiv.

Миссис Б. Это, однако, не имеет аналогии с чашей Тантала, а объясняется очень возвышенным положением вашего загородного дома.

Эмили. Кажется, я догадываюсь о причине. Вблизи вершины холма не может быть резервуара с водой; так как в таком месте не образуется достаточного количества ручейков для его питания; а без резервуара не может быть источника. Поэтому в таких местах необходимо копать очень глубоко, чтобы встретить источник; и когда мы даем ему выход, он может подняться только до уровня резервуара, из которого он течет, что будет лишь немного, так как резервуар должен быть расположен на значительном расстоянии ниже вершины холма.

Кэролайн. Ваше объяснение кажется очень ясным и убедительным; но я могу опровергнуть его на собственном опыте. На самой вершине холма, недалеко от нашего загородного дома, есть большой пруд, и, согласно вашей теории, было бы невозможно, чтобы в таком месте были источники, питающие его водой. Затем вы знаете, что я пересекала Альпы, и могу заверить вас, что на вершине Мон-Сени, самой высокой горы, через которую мы проходили, есть прекрасное озеро.

Миссис Б. Если бы озеро было на вершине Монблана, который является самым высоким из Альп, это было бы действительно удивительно. Но озеро на Мон-Сени вовсе не противоречит нашей теории источников; ибо эта гора окружена другими, гораздо более высокими, и источники, питающие озеро, должны спускаться из резервуаров воды, образованных в тех горах. Так должно быть и с прудом на вершине холма; несомненно, поблизости есть какой-то более значительный холм, который снабжает его водой.

Эмили. Я прекрасно понимаю, почему вода в нашем колодце никогда не поднимается высоко: но я не понимаю, почему он иногда пересыхает.

Миссис Б. Потому что резервуар, из которого он питается, находясь в возвышенном положении, лишь скудно снабжается водой; поэтому после долгой засухи он может быть осушен, и источник пересохнет, пока резервуар не пополнится свежими дождями. Нередко можно увидеть, как источники текут с большой силой в дождливые сезоны, а в другое время они совершенно сухие.

Кэролайн. Но у нас на участке есть источник, который чаще течет в сухую, чем в дождливую погоду; как это объяснить?

Миссис Б. Источник, вероятно, берет начало из резервуара на большом расстоянии и расположенного очень глубоко в земле: поэтому проходит некоторое время, прежде чем дождь достигает резервуара; и еще значительная часть времени должна пройти, пока вода прокладывает путь от резервуара к поверхности земли; так что сухая погода, вероятно, уже сменила дожди, прежде чем источник начинает течь; и резервуар может быть истощен к тому времени, когда снова наступает дождливая погода.

Кэролайн. Я не сомневаюсь, что так оно и есть, поскольку источник находится в очень низком месте, следовательно, резервуар может быть на большом расстоянии от него.

Миссис Б. Источники, которые текут не постоянно, называются перемежающимися и возникают из-за того, что резервуар снабжается не полностью. Независимо от ситуации, это всегда происходит, когда проток или протоки, которые подают воду в резервуар, меньше тех, которые отводят ее.

Кэролайн. Если она вытекает быстрее, чем втекает, она, конечно, иногда будет пустой. Разве реки также не берут свое начало из источников?

Миссис Б. Да, они обычно берут свое начало в горных странах, где источники наиболее обильны.

Кэролайн. Я поняла вас так, что источники более редки в возвышенных местах.

Миссис Б. Вы не учитываете, что в горных странах в равной степени много как высоких, так и низких мест. Резервуары воды, которые образуются в недрах гор, обычно находят выход либо на их склоне, либо в долине внизу; в то время как подземные резервуары, образованные на равнине, редко могут найти проход к поверхности земли, а остаются скрытыми, если их не обнаружат при рытье колодца. Когда источник однажды выходит на поверхность земли, он продолжает свой путь внешне, всегда стремясь к более низкой земле, ибо он больше не может подняться.

Эмили. Тогда что происходит, если источник, или, как я теперь должна его называть, ручей, попадает в место, окруженное более высокой землей?

Миссис Б. Его течение останавливается; вода накапливается, и образуется лужа, пруд или озеро, в зависимости от размеров водоема. Женевское озеро, по всей вероятности, обязано своим происхождением Роне, которая протекает через него: если бы, когда река впервые вошла в долину, которая сейчас образует ложе озера, она оказалась окруженной более высокими землями, ее воды накапливались бы там до тех пор, пока не поднялись бы до уровня той части долины, где Рона теперь продолжает свой путь за озером, и откуда она течет через долины, иногда образуя другие небольшие озера, пока не достигнет моря.

Эмили. А разве фонтаны не являются по своей природе источниками?

Миссис Б. Точно. Фонтан направляется перпендикулярно вверх через носик или сопло А, через которое он течет; и он поднимется почти так же высоко, как резервуар В, из которого он исходит. (Табл. 14. рис. 2.)