«Нет, — сказал Ролло; — но я могу подставить туда руку и почувствовать его».
«Лучший способ, — сказал его отец, — это подержать лампу напротив замочной скважины и посмотреть, не задует ли она пламя».
Ролло провел эксперимент так, как описал его отец. Он вошел в шкаф с лампой. Он держал лампу напротив замочной скважины, довольно близко к ней, а затем попросил Натана внезапно закрыть другую дверь. Натан, который стоял наготове у другой двери, которая была приоткрыта наполовину, приложил к ней обе руки и захлопнул ее со всей силой, произведя сильный удар.
«О, Натан, — сказал его отец, — тебе не нужно быть таким яростным».
«Получилось, отец, получилось», — сказал Ролло.
«Я рад, что получилось, — сказал его отец; — но Натану не нужно было закрывать дверь с такой силой».
«Я хотел выгнать весь воздух», — сказал Натан.
«Я покажу тебе, как это сделать», — сказал его отец.
Отец Ролло соответственно встал и подошел к двери шкафа. Он широко открыл дверь, а затем объяснил мальчикам, что начало движения двери, когда она была широко открыта, не выгоняло никакого воздуха.
«Потому что, — сказал он, — между краем двери и стеной такое большое пространство, что воздух, который приводится в движение движением двери, может пройти прямо вокруг края обратно в шкаф. Только когда дверь почти закрыта, когда ее край подходит близко к косяку со всех сторон, движение двери выгоняет воздух».
Затем он взялся за защелку двери и очень осторожно прикрыл ее почти до конца. Он повернул защелку так, чтобы она не щелкнула о зацеп, а затем внезапно толкнул ее на место три или четыре раза, открывая дверь каждый раз лишь на очень небольшое расстояние.
«Теперь, — сказал он, — подержи лампу у замочной скважины и наблюдай за пламенем, пока я закрываю дверь два или три раза таким образом».
Ролло сделал так, Натан все время стоял рядом с ним. Они заметили, что пламя лампы каждый раз, когда закрывалась дверь, втягивалось в комнату; доказывая, что каждый раз, когда немного воздуха выгонялось дверью, небольшая струя врывалась в замочную скважину.
«Давай заткнем замочную скважину, — сказал Ролло, — и тогда он не сможет войти».
«Да, — сказал его отец, — вокруг шкафа есть много маленьких щелей, через которые может войти воздух».
«Не могли бы мы заткнуть и их тоже?» — сказал Ролло.
«Нет, — сказал его отец, — не так, чтобы сделать шкаф герметичным. Ибо, если бы все щели можно было заткнуть точно, воздух прошел бы через само дерево».
«Как?» — сказал Ролло.
«Ну, в дереве есть маленькие поры, то есть маленькие каналы, по которым тек сок, когда дерево росло, и воздух может проходить через них».
Здесь отец Ролло заметил, что Ролло очень внимательно смотрит на стол; и он спросил его, что он делает: он сказал, что пытается найти некоторые из пор.
«Ты не можешь увидеть их там, — сказал его отец. — Сан-доминго красное дерево — это очень твердый и плотный сорт дерева. Если бы было лето, и ты мог бы копнуть и достать маленький кусочек корня большого вяза во дворе, ты мог бы увидеть поры и каналы там».
После еще некоторого разговора на эту тему Ролло спросил отца, не может ли он придумать еще какие-нибудь эксперименты для них. Его отец сказал, что не может прямо сейчас придумать никакого эксперимента, но если Ролло и Натан придут и сядут у огня, он даст им некоторую информацию по этому вопросу. Мать Ролло сказала, что тоже хотела бы послушать. Они соответственно подождали, пока она будет готова, а затем, когда все расселись, мистер Холидей начал так:—
«Воздух во многих отношениях очень похож на воду».
«Да, — перебил Ролло, — точно как вода, только тоньше, потому что, видишь ли...»
«Ты не должен перебивать меня, — сказал его отец, — если только не хочешь задать вопрос, который необходим для понимания того, что я говорю. Совершенно неправильно для ученика, вместо того чтобы слушать своего учителя, перебивать, чтобы рассказать что-то, что он знает сам».
Отец Ролло улыбнулся, когда сказал это, но Ролло выглядел довольно пристыженным. Затем его отец продолжил:—
«Между ними есть одно очень примечательное различие. Вода не сжимается силой; а воздух — да».
«Что означает сжимаемый?» — сказал Натан.
«Сжимаемые вещи, — сказал его отец, — это те, которые можно сжать, то есть прижать друг к другу, чтобы они занимали меньше места, чем раньше. Губка сжимаема. Подушка сжимаема. Но железо не сжимаемо, и вода не сжимаема».
«Я бы подумал, что она сжимаема, — сказал Натан; — она очень мягкая».
«Она очень податливая, — ответил его отец, — когда ты давишь на нее, но она не сжимается в меньшее пространство. Она просто отодвигается. Если у тебя есть стакан, наполовину наполненный водой, и ты вдавишь в него мяч, ты не сможешь втиснуть воду в меньшее пространство, чем она занимала сначала; но по мере того, как мяч будет опускаться, вода будет подниматься вокруг сторон мяча».
«Но предположим, — сказал Ролло, — что мяч был как раз такого размера, чтобы подходить к стакану со всех сторон; тогда вода не могла бы подняться».
«И тогда, — сказал его отец, — ты не смог бы вдавить мяч».
«Разве не смог бы очень сильный человек?» — сказал Натан.
«Нет, — ответил его отец, — вода не может быть заметно сжата. Но теперь, если бы в стакане был только воздух, и если бы сверху положили мяч, как раз такого размера, чтобы точно подходить к стакану, и если бы сильный человек вдавил его со всей своей силой, он, возможно, сжал бы воздух в половину того пространства, которое он занимал раньше».
«Может быть, стакан разбился бы», — сказал Натан.
«Да, — ответил его отец, — и стакан подойдет только для предположения; но для настоящего эксперимента лучше всего иметь железный цилиндр».
«Что такое цилиндр?» — сказал Натан.
«Железный сосуд, по форме похожий на стакан, только такой же широкий внизу, как и вверху, был бы цилиндром. Теперь, если бы был железный цилиндр с идеально обработанной внутренней поверхностью и латунным поршнем, подогнанным к нему...»
«Что такое поршень?» — сказал Натан.
«Поршень, — сказал его отец, — это своего рода пробка, точно подогнанная к внутренней части цилиндра, чтобы скользить вверх и вниз. Он сделан так, чтобы подходить идеально, а затем смазан, чтобы ходить вверх и вниз без большого трения, то есть сильного трения. От середины поршня вверх идет своего рода стержень, называемый поршневым штоком, который нужен для того, чтобы вытягивать поршень и вдавливать его».
«Теперь, — продолжил его отец, — если бы у сильного человека был такой цилиндр с подогнанным к нему поршнем и сильной ручкой поперек верха поршневого штока, возможно, он мог бы сжать воздух в половину того пространства, которое он занимал раньше. То есть, если бы цилиндр был полон воздуха, когда он вставил поршень, возможно, он смог бы опустить поршень до половины пути к дну. Тогда воздух был бы в два раза плотнее, чем раньше; то есть его было бы в два раза больше в том же пространстве, чем раньше. Он был бы в два раза компактнее и тяжелее. Это называется конденсацией воздуха. У философов есть остроумные инструменты для конденсации воздуха».
«Если, однако, человек конденсирует воздух таким образом, вдавливая поршень, он не начинает конденсацию, когда поршень начинает опускаться. Воздух сильно сжат еще до того, как он начинает. Весь воздух вокруг нас сжат».
«Как он стал сжатым?» — сказал Ролло.
«Ну, ты помнишь, что когда ты просверлил отверстие в доске на дне своей плотины, вода била струей».
«Нет, отец, — сказал Ролло, — мы вытащили пробку; Джонас просверлил отверстие».
«Ну, — сказал его отец, — вода била струей».
«Да», — сказал Ролло.
«Что заставило ее?» — сказал его отец.
«Ну, вода над ней была тяжелой и давила вниз, и вытесняла ее через отверстие».
«Да, — сказал его отец, — и чем глубже вода, тем сильнее она давила».
«Да, сэр, — сказал Ролло, — и тем дальше она била струей».
«Потому что она была прижата вниз грузом такого высокого столба воды».
«Да, сэр», — сказал Ролло.
«Ну, — ответил его отец, — точно так же и с воздухом. Воздух вокруг нас прижат вниз грузом всего, что находится над нами. Мы, по сути, находимся на дне огромного океана воздуха, и воздух здесь очень сильно прижат».
«Насколько сильно?» — сказал Ролло.
«О, очень сильно, действительно», — сказал его отец.
«Ну, воздух довольно легкий», — сказал Ролло.
«Да, — ответил его отец, — но ведь столб его очень высокий».
«Как высоко?» — сказал Ролло.
«Ну, между тридцатью и сорока милями. Но он становится все тоньше и тоньше к вершине; так что он совсем не такой тяжелый, как был бы столб воздуха тридцать миль высотой, и такой же плотный на всем пути вверх, как здесь».
«Что заставляет его становиться все тоньше и тоньше к вершине?» — сказал Ролло.
«Потому что, — сказал его отец, — то, что находится близко к вершине, не имеет такого большого груза воздуха над собой, чтобы прижимать его вниз».
«А то, что находится на вершине, — сказал Ролло, — не имеет ничего над собой, чтобы прижимать его вниз».
«Нет», — ответил его отец.
«И насколько он там тонкий?»
«Никто не знает», — сказал его отец.
«Что, вообще никто?» — сказал Натан.
«Нет, я думаю, нет; по крайней мере я не знаю; и я не знаю, чтобы кто-то знал».
«Откуда они знают тогда, как он высок?» — сказал Ролло.
«Философы рассчитали это тем или иным способом, хотя я точно не знаю как. Я полагаю, они установили, насколько велико давление воздуха здесь, на поверхности земли, и рассчитали каким-то образом из этого, как высок должен быть воздух, чтобы создать такое давление».
«И как высок он должен быть?» — сказал Натан.
«Ну, между тридцатью и сорока милями, — сказал Ролло; — отец говорил нам однажды».
«И все же, — продолжил его отец, — вода глубиной тридцать или сорок футов создала бы такое же большое давление, как столб воздуха в тридцать или сорок миль. То есть воздух вокруг давит примерно так же сильно и заставил бы струю воздуха пройти через отверстие с примерно такой же силой, как вода, выходящая из дна плотины, такой же высокой, как обычный трехэтажный дом».
Эти объяснения были очень интересны для Ролло и его матери, но Натану было довольно трудно понять их все, и он начал становиться несколько беспокойным и нетерпеливым. Наконец он сказал:—
«А теперь, отец, ты почти закончил рассказывать о воздухе?»
«Ну, да, — сказал его отец; — я рассказал вам достаточно на этот раз; только вы должны все это запомнить».
«Я не думаю, что смогу запомнить все совсем», — сказал Натан.
«Ну, тогда запомни общий принцип, во всяком случае, — сказал его отец, — который заключается в следующем: мы живем на дне огромного океана воздуха, и что нижние части этого воздуха прижаты вниз грузом всего воздуха выше; будучи так прижат, нижний воздух сжат — так что мы живем посреди воздуха, который прижат вниз и сжат грузом всего, что находится над ним; и что, следовательно, всякий раз, когда воздух убирается, даже частично, из любого места, как вы удалили часть его из шкафа для посуды, давление на воздух снаружи заставляет воздух входить через каждое отверстие, которое он может найти».
«Я думаю, это немного слишком много для меня, чтобы запомнить», — сказал Натан.
Отец и мать Натана рассмеялись, услышав это, хотя Натан не знал, над чем они смеются. Его отец сказал ему, что не может ожидать, что он запомнит все; и что, чтобы вознаградить его за особое внимание, он расскажет ему историю.
Поэтому он взял Натана к себе на колени и рассказал ему очень любопытную историю о мальчике, который ходил по двору с маленькой собачкой на одном из своих плеч, кошкой на другом и белкой на голове. Белка была ручная.
ВОПРОСЫ.
Почему эксперименты с давлением воздуха нельзя проводить так же удобно, как с давлением воды? Как отец Ролло придумал удалить часть воздуха из шкафа для посуды? Где они ожидали, что воздух будет вдавлен в шкаф? Как они собирались сделать этот эффект видимым? Удался ли эксперимент? Предположим, замочная скважина была бы заткнута; куда был бы вдавлен воздух? Предположим, все щели были бы закрыты. Сжимаема ли вода? Сжимаем ли воздух? Какова форма цилиндра? Что такое поршень? Как можно сжать воздух с помощью цилиндра и поршня? Какой общий принцип изложил отец Ролло в заключение?
Назад к содержанию
ГЛАВА VI. ВОЗДУХОПЛАВАНИЕ.
На следующий вечер у Ролло и Натана состоялся еще один разговор с отцом о воздухе. Когда они все расселись, он начал следующим образом:—
«Я говорил вам вчера, что воздух может быть сжат силой, в то время как вода — нет. У него есть другое свойство, которое в некотором отношении является обратным этому. Он пружинит обратно в свой первоначальный объем, когда давление снимается».
«Как?» — сказал Натан; «Я не совсем понимаю тебя».
«Ну, ты помнишь, что я говорил об эксперименте с железным цилиндром и поршнем, подогнанным к нему».
«Да, сэр», — сказал Ролло.
«Что это был за эксперимент?» — сказал его отец.
«Ну, если бы человек нажал на поршень сильно, он мог бы втиснуть весь воздух в нижнюю половину цилиндра».
«Да, — ответил его отец. — Теперь свойство, о котором я собираюсь рассказать вам сегодня вечером, заключается в следующем: если человек отпустит поршневой шток, воздух, который сжат в нижней части цилиндра, подпрыгнет и вытолкнет поршень обратно. Это свойство называется упругостью. Его иногда называют расширительной силой воздуха. Ибо это сила, стремящаяся расширить воздух, то есть раздуть его до первоначальных размеров. Это еще одно большое различие между воздухом и водой».
«А поскольку весь воздух вокруг нас, — продолжал отец Ролло, — испытывает сильное давление и сильно сжат, он постоянно стремится расшириться; и он бы расширился, если бы не огромное бремя воздуха над ним, которое удерживает его в сжатом состоянии. Но вода не сжимается и не имеет склонности к расширению. Например, на воду в плотине Ролло давила вся тяжесть атмосферы, но она совсем не сжимала её, а потому вода не стремилась расшириться».
«А теперь, — сказал отец, — я не могу провести эксперимент, чтобы показать тебе, что воздух сильно стремится расшириться или занять большое пространство, в то время как вода — нет; но я могу сделать предположение, которое проиллюстрирует это. Представь, что у нас есть большая, но очень тонкая стеклянная бутылка, наполненная водой, и мы поставили её на пол посреди этой комнаты. Представь также, что у нас есть другая бутылка такого же размера и формы, наполненная воздухом, и мы поставили её на пол рядом с первой; обе бутылки плотно закупорены. Теперь, если бы мы могли каким-то образом внезапно удалить весь воздух из комнаты, так чтобы вокруг бутылок ничего не осталось, то бутылка с водой осталась бы такой, как есть, поскольку стеклу не нужно было бы поддерживать ничего, кроме веса воды, а оно достаточно прочно для этого. Но бутылка с воздухом разлетелась бы вдребезги; ведь она не стала бы стоять спокойно, подобно воде, довольствуясь тем пространством, которое у неё уже есть, и лишь давя собственным весом на стенки стекла; она бы немедленно расширилась с такой силой, что разбила бы тонкое стекло вдребезги».
«Неужели! — воскликнули Ролло и Натан хором. — А был бы громкий звук?»
«Да, — ответил отец, — полагаю, произошёл бы громкий взрыв; то есть, если бы воздух в комнате вокруг неё можно было каким-то образом разом и внезапно удалить».
«И поэтому вы должны запомнить, — продолжал он, — что есть два очень примечательных различия между воздухом и водой. Воздух может быть сжат под давлением, и, поскольку он существует вокруг нас, он сильно сжат давлением воздуха сверху, и его можно сжать ещё сильнее. И воздух обладает свойством расширяться, в то время как вода — нет. Всякий раз, когда давление на него снимается, он внезапно расширяется или распространяется во всех направлениях».
«О боже мой!» — вздохнул Натан.
«В чём дело?» — спросил отец.
«Да я не очень-то могу это понять».
«Не можешь? — сказал отец. — Что ж, должен признать, что ты ещё слишком мал, чтобы изучать пневматику».
«Пневматику?» — повторил Ролло.
«Да, — сказал отец, — так называется эта наука».
"Then it sailed slowly away."—Page 85.
«Что, наука о воздухе?» — спросил Ролло.
«Да, — сказал отец, — наука, которая изучает воздух и все другие сжимаемые и расширяющиеся жидкости. Но дай-ка подумать. Я должен попытаться рассказать вам что-то такое, что Натан сможет понять и чем сможет заинтересоваться. Если бы у меня было очень лёгкое пёрышко, я мог бы позволить ему провести эксперимент».
«А подойдёт немного пуха?» — спросила мать Ролло.
«Да, — ответил отец, — это будет лучше, чем перо».
Миссис Холидей сходила, принесла немного пуха и передала его отцу Ролло. На столе стояла лампа особого рода, называемая учебной лампой. У неё была стеклянная трубка, называемая ламповым стеклом, вокруг фитиля и, следовательно, вокруг самого пламени, круглая, как кольцо.
Отец Ролло велел Натану подержать пух над верхушкой этого стеклянного цилиндра, а затем отпустить его.
Натан так и сделал. Маленький пушистый комочек взмыл в воздух, довольно высоко над лампой, а затем медленно поплыл в сторону и упал на стол.
«Я знаю, что заставляет его подниматься, — сказал Ролло. — Это тепло. Тепло заставляет его подниматься».
«Ты так думаешь? — сказал отец. — Тогда возьми пух и аккуратно положи его на очаг перед огнём, как можно ближе».
Ролло так и сделал. Ему пришлось очень быстро убрать руку, потому что там было довольно жарко. Маленький комочек остался лежать неподвижно на очаге, куда он его положил.
«Ну вот, — сказал отец, — разве это не более жаркое место, чем над лампой?»
«Да, сэр», — сказал Ролло.
«Тогда, если это тепло заставляло его подниматься, почему же он не поднимается сейчас?»
Ролло не смог ответить.
«Я расскажу вам, как это происходит, — сказал отец. — Тепло делает воздух более расширяемым. Когда воздух нагревается, он раздувается; когда он остывает, он снова сжимается. Теперь, если он раздувается, он становится легче, и поэтому более тяжёлый воздух вокруг него выталкивает его вверх; точно так же, как дерево на дне моря было бы вытолкнуто вверх и поднялось бы на поверхность воды. Итак, тепло лампы нагревает воздух, который находится в стеклянном цилиндре, и раздувает его. Это делает его легче; и поэтому воздух вокруг него, который тяжелее, выталкивает его вверх, и он увлекает за собой пух».
«Нет, пух, отец», — поправил Натан.
«Да, пух», — сказал отец.
«Тогда мне всё-таки кажется, — сказал Ролло, — что именно тепло заставляет его подниматься».
«Да, — сказал отец, — косвенно — да. Оно расширяет воздух; это делает его легче; затем тяжёлый воздух вокруг выталкивает его, и, когда он поднимается, он увлекает за собой пух. Так что не совсем правильно говорить, что тепло поднимает его. Тепло запускает цепочку причин и следствий, последняя из которых приводит к тому, что перо поднимается вверх».