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

О том, чем история закончилась, мы уже рассказали. Некоторые замечания Томсона были учтены при строительстве кабелей, и в итоге связь была установлена, а ученый получил титул сэра.

Не оставляя телеграфии, Томсон с 1867 по 1870 год занимался разработкой так называемого сифонного отметчика (или регистратора). Использование зеркального гальванометра позволило осуществить связь с помощью трансатлантического кабеля, но за световой точкой требовалось постоянное наблюдение. С помощью сифонного отметчика Томсон хотел автоматизировать прием сообщений, которые записывались бы при получении на бумажную ленту. Также ученый занимался поддержанием точности зеркального гальванометра.

В новом устройстве, которое схематически показано на рисунке 3, бумага в катушке и в постоянном магните поменялись местами. Кабель доходил до прямоугольной катушки, которая могла вращаться вокруг своей наибольшей оси между полюсами мощного электромагнита. Движения катушки при приеме сигнала передавались трубке узкого стеклянного сифона, к которому с одной стороны была подсоединена емкость с чернилами, а с другой он опирался на маленькую металлическую подставку, удерживавшую бумажную ленту. Между чернилами и подставкой поддерживалась определенная разница потенциалов. При получении сигнала сифон двигался влево или вправо от своего положения равновесия и одновременно на бумаге появлялись капли чернил, так что на ней вычерчивалась тонкая линия. При отсутствии сигнала сифон чертил прямую линию.

Сифонный отметчик оказался намного более экономичным и достоверным устройством, чем зеркальный гальванометр, поэтому он постоянно использовался при такой связи с помощью подводных кабелей. Также некоторые решения Томсона позволили улучшить другие электрические измерительные приборы. В 1874 году работа ученого в области телеграфного дела была увенчана избранием его президентом Общества телеграфных инженеров (до этого он был членом-основателем и вице-президентом общества).

Другой эмпирический результат, найденный Томсоном, значительно повлиял на конструкцию электромагнитов. Ученый нашел связь между линейными размерами ядра мягкой стали, длиной медного провода (он наматывается для образования электромагнита), током (им питается магнит) и интенсивностью поля, которое он производит. Стало возможным изготавливать электромагниты, производящие поле одинаковой интенсивности из ядер различного размера, работающих с одной и той же силой тока. Косвенно Томсон установил характерные параметры изготовления электромагнитов.

Не может быть большей ошибки, чем смотреть с презрением на практическое применение науки. Жизнь и душа науки - ее практическое применение.

Уильям Томсон

В области электричества Томсон разработал многочисленные устройства и методы измерения различных показателей. В 1867 году он изобрел квадрантный электрометр, позволявший осуществлять абсолютное измерение электростатического потенциала. В определенной конфигурации этот прибор мог использоваться для измерения атмосферного электричества. Ученый разработал токовые весы для определения единицы силы тока — ампера. В благодарность за его вклад в электрическую стандартизацию Международная электротехническая комиссия на собрании, состоявшемся в Лондоне в июне 1906 года, избрала Томсона своим первым председателем.

Также можно выделить нововведения ученого в морском деле. После смерти супруги в 1870 году он приобрел 126-тонный корабль, который назвал «Лалла Рук». Работа с ним позволила увеличить опыт Томсона в связи с прокладкой кабеля. Также он разработал прибор для исследования морского дна. Раньше использовался лот на веревке, который опускали с борта корабля, пока веревка не ослабевала, когда лот сталкивался с дном. Томсон заменил веревку стальным кабелем и использовал манометр для регистрации давления и косвенного определения глубины. Этот усовершенствованный лот в свое время интенсивно использовался вплоть до 1960 года, в том числе и на Королевском флоте.

Кроме того, бортовые работы в связи с прокладкой подводных кабелей увеличили знания Томсона в мореходном деле и привели к постановке новых проблем. Так, он предложил, чтобы маяки, вместо того чтобы испускать постоянный луч, мигали, передавая уникальную для каждого из них информацию с помощью кода типа Морзе: таким образом моряки получали дополнительные сведения о своем реальном местонахождении. Ученый долго настаивал на этом своем предложении, и со временем оно начало внедряться на практике.

Также Томсон интересовался морскими компасами, которые он начал изучать около 1870 года, чтобы написать статью для журнала Good Words, издателем которого был его друг. В 1874 году в связи со смертью Арчибальда Смита Томсон выяснил, что тот исследовал отклонения, которым подвергались компасы, используемые на борту кораблей. Если первые корабли изготавливались из дерева, то постепенно в их конструкции использовалось все больше металла, пока они не стали полностью металлическими. Это повышало надежность судна, но порождало новые проблемы. Железо корабля обладало собственным магнитным полем, которое было постоянным и называлось эффектом сильного магнетизма, а в зависимости от своего положения корабль оказывал воздействие на магнитное поле Земли, этот эффект был переменным и назывался эффектом слабого магнетизма.

Также было известно, что привычная на море качка, особенно в случае плохой погоды, или сотрясение, которому подвергается военный корабль из-за отдачи при пушечной стрельбе, расстраивают работу компасов, поскольку меняют слабый магнетизм.

Начиная с 1860 года Томсон начал интересоваться характеристиками приливов, предсказание которых имело большую важность для Британского адмиралтейства, поскольку его корабли бороздили моря всей планеты.

Так стартовал проект предсказания приливов под руководством Томсона, разработавшего гармонический анализатор приливов.

Он вновь использовал разработки гармоник Фурье, проявив свою гениальность. Дэвид Линдли, автор биографии Томсона, писал: «Математика, которую она [эта проблема] включала в себя, принадлежала всем, в основном Лапласу во Франции и Эйри в Англии. Зачаток механизма [расчета] происходил от [его брата] Джеймса Томсона. Но именно Уильям Томсон нашел сочетание теоретических и практических элементов, переформулировал математику доступным образом, развил новшество своего брата в устройство более точного расчета и создал машину, которая делала ровно то, что ей было предназначено, не требуя при этом участия оператора».