Яков Абрамов - Майкл Фарадей. Его жизнь и научная деятельность

Во время этих опытов Фарадей сделал новое великое открытие, позднее сделанное самостоятельно также Тиндалем. Речь идет о “магнитном трении”. Кусок металла вешался на нити между полюсами электромагнита и приводился в состояние качания; пока не возбуждался ток и, стало быть, пока в железном стержне не было магнетизма, металл на нити свободно качался; но лишь только возбуждался ток и железный стержень превращался в магнит, качание прекращалось и металл, подвешенный на нити, делался неподвижным. Если ввести кусок металла между полюсами сильного электромагнита и вращать его, то получается впечатление препятствия, встречаемого движениями металла, словно металл погружен в вязкую жидкость или трется о вещество, похожее на масло или сыр. Трение это настолько сильное, что от него металл нагревается. Если металл повесить между полюсами электромагнита на закрученной нити и затем пустить ток, то начавший кружиться на раскручивающейся нити металл замедляет свое вращательное движение и настолько сильно нагревается, что если даже это будет медь, она может расплавиться, а свинец расплавляется весьма быстро.

Это открытие снова дает толчок мыслям и работам Фарадея – и он производит целый ряд специальных исследований над “магнитными растворами” (то есть растворами веществ различной магнитной силы) и погруженными в них телами. Мы не будем излагать здесь этих исследований ввиду их слишком специального интереса; скажем только, что в конечном результате они привели Фарадея к выводу, что явления магнитного притяжения и отталкивания подчиняются общим законам механики.

Затем начинаются исследования Фарадея над магнетизмом кристаллов. Поводом к этим исследованиям послужили его наблюдения над особенностями кристаллов висмута. Висмут, как мы уже упоминали, отталкивается магнитом и, помещенный между полюсами, принимает экваториальное положение. Но последнее бывает всегда только с кусками висмута, не имеющими определенной формы. Что же касается кусков висмута, имеющих форму геометрических тел, и притом удлиненных, то они иногда не принимали экваториального положения, а упорно стояли под острым углом или даже принимали осевое положение, подобно магнитным телам. Заинтересованный этими аномалиями, Фарадей принялся усиленно изучать их и пришел к открытию “новой силы или нового вида силы в частицах материи”; силу эту он назвал “магнитокристаллическою”. Закон ее действия Фарадей определяет следующими словами: “Ось магнитокристаллической силы стремится занять положение, параллельное или касательное к магнитной кривой или к линии магнитной силы, проходящей через место, занимаемое кристаллом”. Исследования Фарадея показали, что эта магнитокристаллическая сила не имеет ничего общего с отталкивающими и притягивающими действиями магнита. Остроумно скомбинированные опыты выяснили, что при соблюдении известных условий магнитокристаллическая сила может удалять от полюсов центр тяжести сильно магнитного тела и приближать к нему центр тяжести диамагнитного тела. Действие магнитокристаллической силы находится в тесной зависимости от строения кристалла и, очевидно, обуславливается расположением его частиц. Действие это не только пассивное, но и активное, и если магнит заставляет кристалл принимать направление, параллельное или касательное к линии, соединяющей полюсы магнита, то и, наоборот, кристалл побуждает магнитную стрелку, свободно висящую, принимать положение, параллельное ему. Вообще, исследования Фарадея в упомянутой области были таковы, что после него здесь, в сущности, нечего было делать, и за 40 с лишним лет, прошедших со времени этих исследований, к ним наука почти ничего не прибавила.

Работы над магнетизмом кристаллов заняли вторую половину 40-х годов. Затем Фарадей обратился к только что открытым тогда Банкаляри магнитным явлениям пламени. Он повторил производившиеся над этими явлениями опыты и обследовал их со значительно большею полнотою, нежели то было сделано Банкаляри. Опыты эти привели его сначала к исследованию магнитных свойств горячего воздуха, затем – других газов и, наконец, атмосферы. Экспериментальная часть была необычайно деликатна и крайне трудноисполнима. Большинство газов невидимо – и, тем не менее, Фарадею нужно было следить за ними. Он ловил газы в трубки, удалял их из магнитного поля и исследовал, погружая один в другой. Таким путем Фарадей определил, что кислород, погруженный в другие газы, сильно притягивается магнитом, тогда как азот отталкивается им. Некоторые из этих явлений были чрезвычайно красивы. Особенный эффект получался, когда действию магнита подвергалась смесь паров хлористого аммония с кислородом: первое вещество, отталкиваемое магнитом, собиралось в чрезвычайно оригинальное облако. Особенную услугу Фарадею оказали мыльные пузыри, которые он наполнял разными газами и помещал между полюсами магнита. Чрезвычайно оригинальное зрелище представляли эти пузыри, наполненные диамагнитными парами, когда они, будучи внесены в магнитное поле, тотчас же выталкивались из него силою магнита; наоборот, пузыри, наполненные магнитными газами, быстро притягивались магнитом.

Из этих опытов, как они ни кажутся скрупулезными, Фарадей умел извлекать крупнейшие обобщения и поучения. Вот что он пишет, между прочим, в своем мемуаре, посвященном магнетизму газов: “Едва ли здесь нужно говорить, что кислород, находящийся в атмосфере, обладая громадною магнитною силою, должен оказывать очень большое влияние на распределение магнетизма нашей планеты, в особенности если припомнить, что магнитное состояние кислорода существенно меняется с изменением плотности и температуры атмосферы. Я склонен видеть в этом настоящую причину многих изменений магнитной силы, которые наблюдались и теперь аккуратно наблюдаются в различных местах земной поверхности. Вероятно, дневные и годовые изменения также находятся в зависимости от этой причины, как и многие постоянные неправильные изменения, тщательно записываемые фотографическим способом. Если бы мои ожидания оправдались и нашли бы, что влияние атмосферы способно произвести подобные результаты, тогда, вероятно, мы бы имели новую зависимость между северным сиянием и земным магнетизмом, а именно: более или менее доказанное соединение магнетизма земли через воздух с магнетизмом надвоздушного пространства. Прибавим к этому, что магнитные отношения и изменения, еще неизвестные, могут сделаться заметными и измеримыми параллельно с изучением того, что я решаюсь назвать атмосферным магнетизмом”. Такие великие идеи возникали в уме Фарадея в то время, когда он выполнял свои многочисленные скрупулезные опыты – по действию теплоты и холода на магнетизм воздуха и магнитную стрелку, по определению размеров магнитной силы воздуха, по выяснению зависимости распределения магнетизма в атмосфере от сходимости и расходимости линий магнитной силы и тому подобному. И если теперь, после открытия зависимости между изменением склонения магнитной стрелки и числом солнечных пятен, нельзя уже признавать за магнетизмом атмосферы исключительного влияния на возникновение годовых и дневных магнитных изменений и магнитных бурь, тем не менее остается несомненным, что содержащийся в атмосфере кислород оказывает огромное влияние на все магнитные явления на Земле. В самом деле, столб воздуха, имеющий в основании квадратный фут, по исследованиям Фарадея, обладает такою же магнитною силою, как 204 пуда кристаллизованной окиси железа: понятно отсюда, какой чудовищный “магнит” представляет собою наша атмосфера и как громадно должно быть ее магнитное действие.