Antonio Rojo - Физике становится тепло. Лорд Кельвин. Классическая термодинамика

Код Морзе, опубликованный в 1922 году.

Филд довольно долго не предпринимал новых попыток прокладки. В 1864 году он смог достать средства и создал новое предприятие — Telegraph Construction and Maintenance Company, - которое взяло на себя производство кабеля и его прокладку с помощью корабля Great Eastern. Несмотря на то что опыт других, более коротких прокладок, осуществленных в Средиземном и Красном морях, позволил внести значительные изменения в конструкцию кабеля, снова произошел обрыв - на этот раз после прохождения почти 2000 километров. Новая попытка состоялась 15 июля 1865 года.

Филд не отступал от своих намерений. Он создал Anglo-American Telegraph Соmраnу и 13 июля 1866 года предпринял новую попытку, опять с помощью Great Eastern. Его команда достигла канадского берега 27 числа того же месяца, а на следующий день выяснила, что кабель работает. Корабль снова вышел в море 9 августа, чтобы найти кабель, потерянный в прошлом году, и дополнить его недостающим куском. А 7 сентября небывалый проект был завершен. Новый кабель работал 6 лет, восстановленный - 12.

После неудачи 1858 года роль Томсона в проекте значительно выросла. Итоговый успех во многом был связан с применением его научного подхода к решению практической проблемы. Первый вопрос, стоявший перед ученым, заключался в необходимости установления строгого контроля над изготовлением кабеля. При двух первых попытках производство поручили двум разным фабрикам, не дав им детальных указаний. Фабрики изготовили фрагменты длиной две мили, и каждый производитель переплел медные жилы кабеля в противоположных направлениях, тем самым сильно затруднив соединение кусков.

Томсон также очень внимательно относился к чистоте используемой меди. Например, он проанализировал проводимость кабеля 1857 года и нашел значительное снижение качества в некоторых его частях. В июне 1857 года он представил Королевскому обществу статью под названием «06 электрической проводимости коммерческой меди», в которой приводил результаты сравнения многочисленных образцов. Так Томсон добился того, чтобы в контрактах на изготовление кабеля 1858 года уточнялись не только вес и размер жил, но и их химический состав, электрическая проводимость, а также оговаривалась необходимость фабричного контроля. В контракте на изготовление такой язык использовался впервые. Также ученый разработал необходимые устройства контроля и добился, чтобы был проверен практически каждый сантиметр кабеля, при этом участки, не удовлетворявшие заданию, отвергались. Томсон - снова впервые - заложил основы того, что сегодня называют контролем качества.

Кроме того, проблемы, стоявшие в то время перед Томсоном, выходили за пределы области электричества. В 1857 году он смоделировал процесс сбрасывания кабеля с кормы корабля, что позволило ему сформулировать дифференциальные уравнения, учитывавшие задействованные силы, и, зная скорость корабля и диапазон углов кабеля при вхождении в воду, ученый смог установить причину разрыва, которая состояла в напряжении, оказанном на кабель системой торможения. Благодаря расчетам Томсона были внесены изменения в процесс сбрасывания кабеля и уточнены детали соответствующих операций.

Постоянный контроль также позволял находить новые характеристики поведения кабеля. Так, в свидетельстве, которое подписали ответственные за проект в 1865 году, значилось:

«Изоляция кабеля сильно улучшается после его погружения в глубокие и холодные воды Атлантического океана, и, следовательно, его проводящая способность значительно увеличивается. [...] Кабель 1865 года более чем в 100 раз лучше изолирован, чем кабель 1858 года. [...] Электрические проверки могут осуществляться с такой точностью, что это позволяет электрикам определить наличие ошибки сразу же после того, как она произойдет, и очень быстро обнаружить ее местонахождение в кабеле».

Работа Томсона над проектом прокладки трансатлантического телеграфного кабеля оказалась неблагодарной. Он не получил за нее никакого вознаграждения, поэтому удивляет его преданность этому проекту в течение всего долгого периода его реализации, особенно если учитывать образование Томсона и его предыдущие интересы, в основном связанные с теоретическими научными исследованиями. Его отец и особенно брат Джеймс интересовались практическими вопросами намного больше. Фон Гельмгольц познакомился с Джеймсом во время визита, который нанес в Глазго в 1863 году. Он так отзывался о брате ученого:

«Он уравновешенный человек, полный хороших идей, но его беспокоит исключительно инженерное дело, которым он занимается неустанно днем и ночью, поэтому невозможно заниматься чем-то другим, когда он присутствует рядом. Действительно забавно смотреть, как два брата разговаривают друг с другом, ни один из них не слушает второго, и они не перестают говорить — каждый о своем. Но инженер — самый упрямый из них, и в итоге они всегда начинают ссориться из-за своих тем».

Причины, по которым Томсон так углубился в проблемы телеграфии, были довольно тривиальными. Речь шла о технологии, основанной на использовании электричества. В этой сфере Томсон был экспертом, его интересовали процесс распространения сигналов в металлических проводах и их поведение в изоляторах с научной точки зрения. Но проблемы, связанные с использованием подводных кабелей, привели к тому, что он полностью погрузился в их решение.

В отличие от того, что происходит с наземными кабелями, в которых сигналы с одного конца почти мгновенно и без видимых искажений доходят до другого конца, в случае с подводными кабелями сигналы принимались с большими трудностями и искажались до такой степени, что часто было сложно различить, действительно получено какое-то сообщение или это просто помехи. Кроме того, в 1823 году английский метеоролог и изобретатель Фрэнсис Рональде заметил, что в закопанных кабелях сигналы подвергаются при передаче значительным задержкам, а под водой этот эффект был выражен еще сильнее.

В 1853 году Джордж Биддель Эйри, английский астроном и математик, а также королевский астроном и директор Гринвичской обсерватории (Англия), пытался проложить телеграфную линию к Парижской обсерватории, чтобы синхронизировать наблюдения, осуществляемые одновременно из обеих точек. Задержка сигналов была для него большой проблемой, и Эйри проконсультировался с английским инженером-электриком Джозайей Кларком, который сравнил поведение кабеля длиной примерно 150 м, свернутого и погруженного в бассейн, с поведением кабеля длиной примерно 2 км, образующего круг над открытой территорией. В первом кабеле были очевидны задержка и потеря четкости сигнала, и это зафиксировал Фарадей, присутствовавший при одном из испытаний.