Сидней Уитингтон - История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

Далее мы обсудим, как знание электричества использовалось в инженерии, включая связь, производство и использование энергии. Первое в хронологическом порядке важное практическое применение – электромагнитный телеграф.

В первые тридцать или сорок столетий после того, как люди начали жить в деревнях, что имело место примерно семьдесят пять веков назад, человек начал распространять свое политическое влияние на группы деревень, потом городов и вести торговлю на больших территориях. Сразу после выхода правительственного контроля и торговли за пределы одной деревни у человека появилась необходимость передавать сообщения на значительные расстояния. До XIX века люди передавали сообщения с помощью сигнальных огней, дыма, барабанов, гонцов, голубей, кораблей, всадников, глашатаев и т. д. Примитивные племена до сих пор используют подобные техники. Известное нам слово «марафон» происходит от названия Марафонской долины, расположенной в 26 милях от Афин. В 490 году до н. э. персы вторглись на греческий полуостров, и афиняне разгромили их на Марафонской долине. Юный афинянин Фидиппид пробежал 26 миль до Афин, чтобы сообщить об афинской победе.

В XVI веке европейцы исследовали мир. Колонизация, последовавшая за периодом исследований, вызвала гигантское увеличение расстояний и объема торговли. Все это привело к необходимости более быстрой передачи сообщений.

В XVII веке несколько человек предложили оптический телеграф. Самым известным из них, пожалуй, является Роберт Гук. После открытия в 1732 году электропроводимости люди начали исследовать возможности использования статического электричества для передачи сообщений. Но практичного решения так и не нашли. В 1794 году Клод Шапп (1763–1805) изобрел семафор – первый использовавшийся на практике оптический телеграф (рис. 11.1). Он состоял из ряда башен, расположенных в 6—10 милях друг от друга. Каждая башня была оборудована вертикальной мачтой, напоминающей железнодорожный семафор, с подвижными линейками. При помощи канатов и блоков линейки могли принимать разное положение, передавая не только буквы, но и наиболее употребительные слова. Оказалось, что скорость передачи довольно велика. Например, на 475-мильной линии со 120 башнями между Парижем и Тулоном операторы передавали сообщение за 10–12 минут. Первый телеграф Шаппа был установлен между Парижем и Лиллем – расстояние 144 мили. Он доказал свою эффективность, и система стала быстро распространяться.

Рис. 11.1. Телеграф Шаппа в Лувре, Париж

Британцы построили несколько линий Шаппа, соединяющие Лондон с некоторыми портами канала, где, по их мнению, существовала опасность высадки армии Наполеона. В 1800 году Джонатан Гроут построил первый семафорный телеграф в Соединенных Штатах. Эта 65-мильная линия соединила Мартас-Винъярд с Бостоном. По ней передавались коммерческие новости, в первую очередь о прибытии судов. Хотя некоторые линии Шаппа еще работали в середине XIX века, семафорная система была дорогостоящей в эксплуатации и зависела от погодных условий.

Изобретение Алессандро Вольта в 1800 году электрической батареи стимулировало усилия по созданию электрического телеграфа. После открытия Эрстедом электромагнетизма английский физик Уильям Стеоджен (1783–1850) около 1825 года создал электромагнит, а в следующем году Ом объявил закон, касающийся электрического тока в цепи. Эти открытия были чрезвычайно важны для создания практичного электромагнитного телеграфа. Необходимость в быстрой связи к 1830 году стала настолько острой, что десятки человек пытались создать электрический телеграф. В 1820 году Ампер предположил, что, используя цепи для каждой буквы и магнитную иглу на терминале, будет возможно передавать сообщения. Одна из первых электромагнитных телеграфных систем была основана на идее Ампера. Десятью годами позже Уильям Ричи продемонстрировал предложение Ампера на практике в небольшом масштабе. В 1832 году Павел Шиллинг фон Канштадт (1786–1837), эстонец по рождению, активно трудился над системой, также основанной на идее Ампера, но так и не создал практический телеграф.

В 1836 году молодой англичанин Уильям Фотергилл Кук (1806–1879) побывал на ряде электромагнитных экспериментов в Гейдельберге, где изучал анатомию. Его изрядно впечатлила возможность использования электрического тока для функционирования телеграфа. В течение всего лишь трех недель он создал первую модель. Это был вариант с магнитной иглой, аналогичный прибору Шиллинга. После возвращения Кука в Англию Фарадей представил его Чарльзу Уитстону (1802–1875) из Королевского колледжа в Лондоне. Уитстон уже работал над электрическим телеграфом. В 1837 году они стали партнерами. Еще до подписания партнерского соглашения Кук и Уитстон в 1837 году построили телеграфную линию вдоль железной дороги Лондон – Бирмингем и успешно передали первые сообщения. Первый телеграф Кука и Уитстона потребовал пять или шесть проводов для передачи и, соответственно, пять или шесть магнитных игл, каждая из которых поворачивалась между двумя секциями двойной проволочной катушки. Иглы отклонялись вправо или влево, обозначая разные буквы, в зависимости от действий оператора.

По договоренности с руководством недостроенной Большой западной железной дороги партнеры установили телеграфную линию вдоль железной дороги из Паддингтона и в 1839 году продлили ее на 7½ мили до Хануэлла. К 1843 году телеграфная линия достигла города Слау, что в 18½ мили от Паддингтона. Телеграфная линия приобрела широкую известность, после того как по ней 6 августа 1844 года была передана новость о рождении второго сына королевы Виктории. Интерес к телеграфу был настолько велик, что для самых любопытных была даже установлена плата в 1 шиллинг за вход в контору и возможность увидеть работу операторов.

Еще больше прославился телеграф своей ролью в поимке убийцы. В новогоднюю ночь 1845 года житель Лондона по имени Джон Тауэлл прибыл на поезде в Слау, где дал женщине смертельную дозу яда. Сообразив, что она отравлена, женщина стала кричать. Ее крики встревожили соседей, и Тауэлл побежал на станцию, где сел на поезд в Лондон. Его заметили выбегающим из дома жертвы и описали телеграфисту, который немедленно передал информацию на станцию Паддингтон, добавив, что преступник находится в поезде, который только что отошел от Слау. Телеграфист на станции Паддингтон уведомил детектива, тот обнаружил Тауэлла и проследил его до дома. На следующее утро прибыли полицейские из Слау, и Тауэлл был арестован. Впоследствии его судили и повесили. Этот случай стал отличной рекламой для телеграфа.