Избранные работы по электричеству

Опыт истории электромагнетизма

(Редактору «Annals of Philosophy», 1821–1822 гг.)

Милостивый государь, дорогой сэр!

Имея недавно случай ознакомиться с большим количеством сочинений, посвященных электромагнетизму, я убедился, что встречающиеся в них многочисленные отклонения от истины, большое количество рассматриваемых теорий, неточные даты и прочие обстоятельства не позволяют создать себе ясное представление о том, что произошло в этой области и кому должны быть приписаны эти заслуги. Это побудило меня составить перечень работ и распределить их в известной системе. Настоящий опыт не претендует на то, чтобы дать точную картину этой области науки и того, что в ней было достигнуто; но может быть, за отсутствием другого, более проработанного и научного описания, Вы сочтете этот труд достойным опубликования. Работающие в этой вновь открытой области не узнают здесь ничего для себя поучительного, но другие смогут почерпнуть здесь сведения о деятельности этих ученых, а пропагандирование достижений новой науки всегда желательно.

Эрстед, профессор физики и секретарь Копенгагенского Королевского общества, посвятил долгие годы исследованию тождества химической, электрической и магнитной сил и уже в 1807 г. поставил себе целью изучить, «оказывает ли электричество в его латентном состоянии какое-либо действие на магнит». В то время его оригинальные взгляды не были подтверждены опытами, но настойчивость, с которой он как теоретически, так и практически стремился к своей цели, была вознаграждена зимой 1819 г. открытием одного факта, существование которого никто кроме него даже отдаленно не мог предполагать, но который, став известным, не замедлил привлечь внимание всех могущих оценить его важность и значение.

Собственное сообщение Эрстеда об этом открытии помещено в XVI т. первой серии Ваших Анналов. Оно содержит массу важных сведений, выражает в немногих словах результаты большого числа наблюдений и вместе со второй частью его работ обнимает большую часть известных в настоящее время фактов.

В интересах связного изображения я вынужден привести многое из изложенного в этих сообщениях, хотя, конечно, всякий желающий сам изучить этот предмет не избежит необходимости прочесть их полностью.

Известно, что полюсы, или концы вольтаического аппарата, в результате подходящего расположения пластинок в жидкости, обладают некоторыми силами, благодаря которым они, будучи соединены с электрометром, через отклонение последнего указывают на наличие известного электрического напряжения или, будучи соединены друг с другом при помощи жидкостей, проводов или других проводящих веществ, разлагают или нагревают последние. Эти эффекты были известны уже давно и обычно приписывались возбужденному аппаратом электричеству, а именно, эффекты напряжения изолированному состоянию полюсов, эффекты же разложения и нагревания – тому состоянию полюсов, в котором они были соединены друг с другом.

Когда оба полюса такого аппарата или батареи соединены друг с другом проводниками электричества, то батарея разряжается, т. е. электрическое напряжение на полюсах уменьшается в большей или меньшей степени в зависимости от проводимости вещества. Хорошие проводники, как, например, металлы, разряжают ее моментально и полностью, плохие проводники – с большей или меньшей степенью трудности. Однако, так как аппарат сам по себе обладает свойством при удалении проводящих сред возвращаться в течение короткого времени в прежнее состояние напряжения, то очевидно, что вещество, замыкающее цепь, ведет себя в продолжении всего контакта так же, как и в первый момент, независимо от того, является ли оно хорошим или дурным проводником. Очевидно также, что оно при этом должно находиться в состоянии, отличном от того, в котором оно находится, не будучи связано с аппаратом.

Чрезвычайно важно выяснить роль, которую играет хороший проводник при разряде батареи, так как в этом случае рассматриваемые явления более ярко выражены. Если для соединения обоих полюсов применяется металлическая проволока, то последняя сможет разрядить мощную батарею и, следовательно, процесс, всегда имеющий место в среде замыкающей цепь, будет здесь сконцентрирован в очень малом пространстве. Считающие, что электричество есть флюид или два флюида, полагают, что в течение всего времени замыкания действующей батареи по проводу проходит ток или два тока. Имеется много доводов в пользу материальности электричества и лишь немного доводов против; однако это все же лишь гипотеза и поэтому при рассмотрении электромагнетизма лучше пока полагать, что у нас нет доказательств ни материальности электричества, ни существования проходящего по проводу тока. Какова бы ни была действующая причина в замыкающем проводе, будь то прохождение через него чего-то материального или индукция своеобразного состояния его частицами, провод так или иначе обнаруживает некоторые весьма замечательные явления. Если он тонок, то становится горячим, причем с уменьшением диаметра провода или усилением батареи температура весьма сильно повышается. Это повышение ограничено, по-видимому, только внешними влияниями и изменениями, претерпеваемыми самим проводом. Другое действие, именно открытое Эрстедом, состоит в том, что провод притягивает и отталкивает согласно некоторым простым законам находящуюся вблизи него магнитную стрелку.

Если кусок прямолинейного замыкающего провода располагается параллельно магнитной стрелке, находящейся в нормальном положении и над ней, то конец стрелки, обращенный к отрицательному полюсу батареи, поворачивается к западу. При этом безразлично, с какой из двух сторон стрелки расположен провод, последний должен лишь находиться над стрелкой и быть ей параллельным. Если замыкающий провод находится в горизонтальной плоскости самой стрелки, то последняя не поворачивается в этой плоскости, но стремится двигаться в вертикальной окружности, чему мешает несовершенное ее прикрепление и влияние земного магнетизма. Если провод находится на восточной стороне стрелки, то полюс стрелки, расположенный ближе к отрицательному полюсу батареи, поднимается; при переносе провода на западную сторону стрелки он опускается. При опускании провода ниже уровня стрелки наблюдаются те же явления притяжения и отталкивания, но в обратном направлении сравнительно с тем, которое мы наблюдаем, когда проволока положена на стрелку сверху. Теперь полюс стрелки, расположенный против отрицательного конца батареи, поворачивается к востоку, независимо от того, с какой стороны, с соблюдением всех вышеупомянутых условий, мы бы ни помещали провод.

Для более легкого запоминания этих положений магнитной стрелки Эрстед составил следующее правило: «полюс, над которым входит отрицательное электричество, поворачивается к западу, полюс, под которым оно входит, поворачивается к востоку».

Затем Эрстед показал, и это нетрудно видеть из выше описанных опытов, что повороты стрелки образуют круг около замыкающего провода. Хотя в своих первых опытах он выражает отклонение, испытываемое стрелкой под влиянием провода в градусах, однако затем он прибавляет, что величина эта изменяется с увеличением мощности батареи. Как скоро стрелка выводится из своего естественного положения и поворачивается по горизонтальному или иному кругу, сила земного магнетизма стремится вернуть ее в прежнее положение; мы имеем здесь силу, противодействующую влиянию замыкающего провода и уменьшающую возможное отклонение магнитной стрелки. Даже в том случае, когда магнитная стрелка лежит в одной горизонтальной плоскости с проводом, влияние которого проявляется в опускании одного и поднятии другого конца последней, сила земного магнетизма является, наряду со способом укрепления стрелки, причиной, препятствующей ей двигаться по вертикальному кругу. Когда же эти причины устраняются, т. е. стрелка укрепляется таким образом, что может свободно вращаться во все стороны, а земной магнетизм равен нулю, т. е. компенсируется либо положением стрелки, либо другим магнитом, расположенным поблизости, удается достичь гораздо более простого представления о движении стрелки относительно провода.

Наладить такую, вполне совершенную установку является делом нелегким. Однако совсем нетрудно устроить ее таким образом, чтобы позволить исследовать раньше движение в одном, а затем в другом направлении. Тогда мы увидим, что если замыкающий провод достаточно мощной батареи расположен вблизи центра стрелки, то последняя устанавливается поперечно проводу, независимо от положения, которое стрелка и провод занимали до этого. Если обводить провод вокруг центра стрелки или центр стрелки вокруг провода, то стрелка и провод сохраняют свое положение друг относительно друга, причем расположение стрелки поперечно проводу не является индифферентным, но полюсы последней находятся в определенном положении относительно полюсов батареи. Если положительный полюс батареи находится справа, а соединенный с ним прямым проводом отрицательный полюс – слева, то северный полюс, расположенный над проводом магнитной стрелки, будет показывать направление от нас, а южный полюс в нашу сторону. Если стрелка находится под проводом, то северный полюс будет указывать от нас, а южный в нашу сторону. Если представить себе замыкающий провод и стрелку в виде двух жестко закрепленных стержней, то таким путем могут быть представлены все положения провода и стрелки относительно друг друга, ибо любому положению одного стержня будет соответствовать определенное положение другого. Или же, если на нижней поверхности прямоугольной стеклянной пластинки провести черту сверху вниз и назвать верхний конец отрицательным, а нижний положительным, а на верхней поверхности провести линию слева направо и назвать левый конец ее южным, а правый – северным, то нижняя линия будет всегда изображать замыкающий провод, а верхняя магнитную стрелку.

Опыт с магнитной стрелкой: выход стрелки из естественного положения

Теперь если при этом взаимном расположении провода и стрелки мы будем двигать провод вдоль стрелки по направлению к тому или другому концу, то будет наблюдаться сильное притяжение между последним и тем полюсом, против которого он будет находиться. Это явление будет наблюдаться, если даже принять меры, чтобы в обоих положениях под полюсом находилась та же часть провода, и несмотря на то, что полюсы противоположны. Таким образом, в этом случае, по-видимому, та же самая точка провода вызывает притяжение как северного, так и южного полюсов стрелки. Если при таком положении провода вблизи конца стрелки последнюю повернуть так, чтобы на месте первого полюса оказался противоположный, то наблюдается сильное отталкивание, независимо от того, вблизи какого полюса первоначально находился провод. Таким образом, та точка, которая раньше притягивала оба полюса, теперь их отталкивает. Если провод, расположенный вблизи конца стрелки, где притяжение всего сильнее, переходит, поворачиваясь вокруг стрелки, с одной стороны на другую, оставаясь направленным к одной и той же точке стрелки, то сила притяжения на стрелку возрастает по мере приближения провода к концу последней, поскольку провод остается на той же стороне. Она убывает при обходе провода вокруг конца, становится равной нулю, когда провод расположен прямо против полюса, и при переходе на другую сторону превращается в силу отталкивания, которая наиболее сильна в положении, противоположном исходному.

Изображение батареи с магнитной стрелкой

Во всех описанных случаях положения провода и стрелки, как вызывающие притяжение, так и вызывающие отталкивание, соответствуют описанным выше, за исключением того, что теперь провод находится не посередине, а у конца стрелки. На рисунке представлены два положения провода, в которых он притягивает противолежащий полюс, и мы видим, что все притяжения и отталкивания могут быть сведены к четырем положениям стрелки относительно провода, в которых она образует к нему касательные. Если в одном из этих положений полюсы будут обращены так, что касательные сохраняют прежнее направление, то наблюдается отклонение. Из этого легко вывести, что путем простого изменения положения можно добиться того, чтобы определенная часть провода действовала притягательно или отталкивательно на любой полюс магнитной стрелки.

Два положения провода, в которых он притягивает противолежащий полюс

Я постарался сделать возможно более ясным этот, хотя и простой, но важный пункт о взаимоотношении провода и магнитной стрелки, ибо убедился, что для многих он представляет большие трудности для понимания, а как раз в нем заключается одна из наиболее важных частей открытия Эрстеда. После этого я могу перейти к описанию некоторых других пунктов этого открытия.

Проявления магнитной силы не связаны с определенным металлом, применяемым при включении батареи, или с формой последнего, но свойственны им всем – наполненная ртутью трубка производит то же действие; различие заключается лишь в силе эффекта. Последний имеет место и в том случае, когда проводник прерывается водой, если только включенный водный промежуток не слишком велик.

Магнитное действие провода проходит сквозь все вещества и действует на находящуюся за ними магнитную стрелку так же, как и обычный магнетизм. Провод не действует на стрелки из латуни, стекла и гуммилака.

Гальванические элементы

В своем втором сообщении Эрстед показывает, что получение очень сильного эффекта зависит не от интенсивности вольтова аппарата, а от выделяемого им количества электричества. Для этого достаточен один гальванический элемент. Замыкающий провод одного элемента, состоящего из цинковой пластинки размером в шесть квадратных дюймов, опущенной в медный сосуд с разбавленной кислотой, оказывает сильное действие. Когда же в аналогичной установке пластинка была заменена таковой размером в 100 квадратных дюймов, то действие на стрелку ощущалось на расстоянии трех футов. Эрстед описывает также конструкцию столь легкой вольтовой батареи, что она, будучи подвешена, могла двигаться при приближении к ней магнита. Эти движения совершались в полном соответствии с вышеизложенным и не нуждаются в более подробном объяснении.

Результаты, полученные Эрстедом, были тотчас же повторены и подтверждены многими физиками в различных странах. Среди них в особенности Ампер стремился к увеличению количества опытов, постановке новых и их теоретической обработке. 18 сентября этот физик сделал в Парижской академии наук сообщение, в котором он развивает теорию, сводящую все магнитные явления к чисто электрическим процессам. В своих последующих работах он подкрепляет эту теорию новыми как теоретическими, так и экспериментальными доводами. В настоящий момент я стремлюсь скорее к изложению фактов, а не теорий, во-первых, потому, что они наиболее важны, а во-вторых, потому, что нег оснований опасаться, что теории не будут приписаны их творцам.

Факты, открытые Ампером, не многочисленны, но чрезвычайно значительны. В заседании 18 сентября он описал опыт, доказывающий, что вольтов столб действует так же, как и провод, соединяющий его полюсы, и продемонстрировал инструмент, служащий не только для доказательства этого действия, но оказавшийся также чрезвычайно полезным при опытах с электрическими токами. Инструмент представляет собой в сущности простую магнитную стрелку и вследствие своего применения получил название гальванометра. В соседстве замкнутого столба, замыкание которого производится при помощи провода или жидкости, этот инструмент приходил в движение, подчинялся батарее тем же образом, что и замыкающему проводу, и движения его происходили так, как если бы батарея была простым продолжением или частью провода. Стало быть, стрелка является подходящим инструментом для выявления тех состояний действующего вольтова столба и его замыкающего провода, в которых до этого обнаруживали единственно лишь магнетизм и причиной которых полагают электрический ток.

25 сентября Ампер сообщил об открытии взаимного притяжения и отталкивания двух замыкающих проводов батарей и показал, что магнитную стрелку, служившую для указания магнитных притяжений и отталкиваний провода, можно заменить подобным ему замыкающим проводом. Это открытие лишает явления магнетизма их обособленности, коренящейся якобы в существовании некоей специфической силы, сосредоточенной в магните, и показывает, что единственной причиной их возникновения является электричество. После открытия Эрстеда, показавшего, что замыкающий провод вольтовой батареи действует притягательно и отталкивательно на магнит так же, как и сам магнит, имелись все основания для предположения, что провод обладает силами магнита. Теперь же, после того как опыт Ампера показал, что магнит можно заменить замыкающим проводом, который, как оказывается, сам обладает всеми свойствами и силами магнита, можно с полным правом рассматривать эти свойства и силы как магнитные и считать доказанным, что магнетизм способен проявляться в отсутствии магнитов, обычно считаемых таковыми, и без помощи обычно применяемых способов возбуждения, а единственно с помощью электричества и в любой хорошо проводящей электричество среде.

Явления, обнаруживаемые двумя проводниками, через которые течет ток, таковы.

Если проводники расположены параллельно друг другу и соединены с батареей аналогичным образом, т. е. проходящие через них токи имеют одинаковое направление, то они притягиваются. Если же они соединены с батареей в обратном направлении, так что токи в них имеют противоположное направление, то они отталкиваются. Даже в том случае, когда один из этих проводников укреплен неподвижно, а другой подвижен и токи в них имеют противоположные направления, то подвижный проводник поворачивается таким образом, что направления обоих токов становятся одинаковыми. Различие между этими притяжением и отталкиванием и обычными электрическими резко бросается в глаза. Первые наблюдаются исключительна при замкнутой цепи, вторые – исключительно при разомкнутой. В первом случае одноименные концы проволок притягиваются, разноименные отталкиваются, во втором – разноименные притягиваются, а одноименные отталкиваются. Первые происходят в вакууме, вторые – нет. Два провода, соединенные силой магнитного притяжения, остаются соединенными, тогда как два тела, соединенные силой электрического притяжения, после соприкосновения снова разъединяются.

Ампер многократно варьировал свои опыты, и аппарат, при помощи которого они были произведены, является, судя по рисункам и описаниям, весьма чувствительным, остроумным и действительным. Сам Ампер с его помощью пришел к следующим выводам:

1. Два электрических тока притягиваются, когда они параллельны и одинаково направлены, и отталкиваются, когда они параллельны и противоположно направлены.

2. Когда проволоки, по которым проходят эти токи, могут вращаться только в параллельных плоскостях, то каждый ток стремится привести другой в такое положение, чтобы стать ему параллельным и одинаково направленным.

3. Эти притяжение и отталкивание совершенно отличны от обыкновенных электрических притяжения и отталкивания.

25 сентября Араго доложил Академии наук о своем открытии, а именно, что замыкающий провод батареи притягивает железные опилки подобно тому, как это наблюдается в случае магнита. Этот факт доказал, что провод не только действует на уже намагниченные тела, но в состоянии также возбуждать магнетизм в намагниченном железе. Будучи опущен в железные опилки, замыкающий провод батареи столь густо покрывается ими, что диаметр ее возрастает до диаметра гусиного пера. При перерыве соединения с одним из обоих полюсов опилки немедленно осыпаются, чтобы снова быть притянутыми при возобновлении контакта. Это притяжение наблюдалось с проводом из латуни, серебра, платины и др. и было столь сильным, что опилки притягивались даже в том случае, когда проволока лишь подносилась к ним близко, не входя с ними в непосредственное соприкосновение. Это притяжение не может объясняться постоянным магнетизмом самого провода или железных опилок, ибо это явление наблюдалось лишь при замкнутой цепи. Это не могло быть также и электрическим притяжением, что доказывается тем, что замыкающий провод не оказывал никакого действия на медные, латунные или древесные опилки. При применении мягкого железа последнее намагничивалось лишь временно, однако путем некоторого видоизменения опыта Араго удалось длительно намагнитить швейную иглу.

Теория, выдвинутая Ампером для объяснений магнитных явлений, вызванных исключительно электрическими силами, принимает, что магниты являются материальными массами, вокруг осей которых по замкнутым кривым проходят электрические токи. После того как Араго сообщил Амперу о своих опытах, Ампер на основании своей теории мог ожидать большего эффекта в том случае, когда замыкающий провод имел форму спирали и намагничиваемое тело лежало на его оси. Согласно теории Ампера токи, проходящие в верхней части магнитной стрелки или магнитного стержня, ориентированных в направлении север – юг, должны быть направлены с запада на восток.

Поэтому Ампер и Араго поставили опыты с проводом спиральной и винтообразной формы, результаты которых изложены в сообщении Араго о намагничивании железа посредством вольтова тока, напечатанном в «Annales de Chimie et de Physique», т. XV, стр. 93. Эта статья не датирована, но по всей вероятности опыты были произведены 25 сентября.

Провод может быть намотан на стержень двояким образом, и таким путем можно получить две различные, но симметричные спирали, носящие у ботаников название правой и левой. Несмотря на одинаковый диаметр и одинаковый наклон отдельных витков, спирали не могут быть наложены одна на другую, ибо направление их остается неизменным, как бы их ни поворачивать. Правая спираль идет справа вниз и налево через ось. Усики многих растений представляют пример подобной спирали, и в ремеслах и искусствах находит применение почти исключительно эта спираль. Левая спираль идет слева вниз и направо через ось.

Внутрь такой спирали, концы которой соединялись с полюсами батареи, вкладывалась завернутая в бумагу стрелка, которая, будучи вынута по истечении нескольких минут, оказывалась сильно намагниченной. Действие спирали оказалось во много раз превышающим действие прямолинейного провода.

Что же касается положения полюсов, то оказалось, что при применении правой спирали конец стрелки, обращенный к отрицательному полюсу батареи, оказывался северным полюсом, а другой конец – южным полюсом, тогда как при применении левой спирали конец, обращенный к положительному полюсу батареи, оказывался северным, а другой – южным полюсом.

Для, проверки и подтверждения этого пункта из замыкающего провода были сделаны сначала одна, а затем две и три спирали. Провод накручивался на стеклянную трубочку или палочку сначала в одном, а затем в другом направлении. Когда затем внутрь этих спиралей вкладывались завернутые стрелки, то обретаемая последними полярность совпадала со сделанным выше предположением. Когда в одном случае из замыкающего провода были изготовлены три соединенные между собой спирали, из которых средняя отличалась от двух других, и в них был вложен заключенный в стеклянную трубочку кусок стали такой длины, что он проходил через все три спирали, то, после того как последний был вынут, на нем оказалось шесть полюсов, причем за северным полюсом следовал через короткий промежуток южный полюс, затем снова южный, затем северный, снова северный и, наконец, за ним южный.

Можно сразу заметить, что полярность, постоянно вызываемая в стрелке действием спирали, является естественным следствием доказанного опытом Эрстеда неизменного положения стрелки относительно замыкающего провода, ибо, сравнивая небольшой отрезок одной из спиралей вместе с намагниченной его стрелкой, мы увидим, что первые представлены вторыми. Как видно на рисунках ниже, изображающих спирали вместе с заключенными в них стрелками, каждая часть спирали поперечна стрелке.

Если наложить друг на друга два рисунка на стекле с их линиями, изображающими стрелки так, чтобы эти линии совпали, то линии, изображающие замыкающие провода, будут представлять один виток спирали.

В том же сообщении Араго указывает, что стрелка, находящаяся под совершенно прямым, ей параллельным проводом, вовсе не намагничивается. Он прибавляет, что медная проволока, соединяющая полюсы батареи, иногда, правда, не часто, остается намагниченной еще несколько мгновений после перерыва тока и что Буажиро (Boigiraud) наблюдал такое же явление с платиновой проволокой. Он указывает, что такие проволоки, даже после отделения от батареи, иногда притягивают железные опилки и иногда магнитные стрелки; однако эта сила скоро исчезает и не может быть произвольно вызвана вновь.

Наглядное изображение полярности, вызываемой в стрелке действием спирали. Первая часть спирали

Наглядное изображение полярности, вызываемой в стрелке действием спирали. Вторая часть спирали

9 октября Буажиро прочел в Академии наук доклад, содержащий большое число опытов, являющихся, однако, в большинстве случаев видоизменением прежних опытов Эрстеда. Он замечает, что прямые или изогнутые провода воздействуют на стрелку в любой точке цепи, что может быть непосредственно выведено из опытов Эрстеда и Ампера. Он наблюдает различие в силе действия, когда для замыкания цепи применяются плохие проводники, что уже было показано Эрстедом на примере воды. Однако Буажиро предлагает испытывать проводимость различных веществ, помещая их в один из участков ячеек или отделений батареи и приближая магнитную стрелку или гальванометр Ампера к другому участку, т. е. проводу или иному телу, замыкающему батарею. В части, касающейся взаимного расположения стрелки и провода, опыты Буажиро всецело подтверждают положения Эрстеда и иллюстрируются приведенными выше рисунками.

9 октября Ампер прочел новое сообщение, посвященное явлениям вольтова столба и методу, который он предполагает применить при вычислении действия двух электрических токов. В том же заседании он показал действие друг на друга двух прямолинейных токов, т. е. двух прямолинейных отрезков замыкающего провода, ибо явления притяжения, отталкивания и др., по-видимому, были наблюдаемы раньше на проводах, имеющих форму спирали. Однако эти явления в обоих случаях совершенно идентичны, и если иметь в виду опыт, а не теорию, вышеизложенные взгляды могут быть с большой легкостью представлены с помощью прямолинейных проводов.

Для подтверждения своей теории относительно природы магнетизма как следствия действия электрических токов Амперу было весьма важно изучить действие земли на вольтовы токи, ибо согласно своей излагаемой ниже теории он полагал, что земля так же ориентирует эти токи, как и те, существование которых он предполагал в магнитной стрелке. После нескольких попыток ему удалось преодолеть затруднения, связанные с ‘вопросами подвешивания, контакта и пр., и сконструировать аппарат, в котором часть провода, соединяющего оба полюса батареи, была так легка и подвижна, что движение удалось действительно наблюдать. При замыкании батареи провод занимал относительно земли постоянное и соответствующее теории Ампера направление. Описание этого опыта и аппарата, с помощью которого он был произведен, было прочитано на заседании Академии 20 октября. Аппарат этот состоял первоначально из проволочного контура в форме почти замкнутой окружности диаметром около 16 дюймов; концы контура находились на небольшом расстоянии друг от друга и точно один под другим; на них были укреплены два стальных острия, опущенных в две соответствующим образом расположенные платиновые чашечки, наполненные ртутью. Одно острие достигало дна чашечки, так что трение было едва заметно, тогда как ртуть обеспечивала хороший контакт. Эти чашечки были соединены с проводами, идущими от вольтовой батареи, так что подвижный контур мог легко быть соединен в том или другом направлении с полюсами батареи. Весь прибор был заключен в стеклянный ящик для того, чтобы быть уверенным, что наблюдаемые движения вызываются исключительно действием электрических сил.

Тотчас же по установлении контакта между концами этого аппарата и полюсами батареи контур пришел в движение и после нескольких колебаний установился в плоскости, перпендикулярной к магнитному меридиану. Этот эффект повторялся при каждом повторении опыта. Направление движения зависело от способа соединения с батареей. Если взять ток, идущий по проволоке от положительного конца к отрицательному, то контур всегда устанавливался таким образом, что ток шел по восточной стороне вниз, а по западной вверх. Этот контур вращался по вертикали и поэтому представлял собой только стрелку склонения. Для приготовления модели стрелки наклонения был взят провод в форме параллелограмма, укрепленного на стеклянной оси и подвешенного на тонких остриях так, что он мог вращаться около горизонтальной оси, перпендикулярной к магнитному меридиану. При соединении с полюсами батареи параллелограмм устанавливался в плоскости, почти перпендикулярной к направлению наклонения, возвращаясь в исходное положение при перерыве тока и затем снова в предыдущее при возобновлении тока. Таким образом влияние земного магнетизма на параллелограмм было доказано. Ввиду того что чрезвычайно трудно добиться совпадения центра тяжести с точкой подвеса и сохранить это положение, проводник устанавливался не точно в плоскости, перпендикулярной к направлению наклонения, но лишь приближался к ней до тех пор, пока силы тяжести и земного магнетизма не уравновешивались.

30 октября Био и Савар прочли в заседании Академии наук сообщение, содержащее формулировку закона, определяющего действие замыкающего провода на намагниченные тела. Прямоугольные пластинки и цилиндрические провода из отпущенной стали намагничивались двойным натиранием и подвешивались на шелковых нитях в различных положениях к замыкающему проводу батареи и на различных расстояниях от него так, чтобы влияние земного магнетизма в одних случаях совпадало с действием провода, в других же было ей противоположно или компенсировалось помещенным поблизости магнитом. Из наблюдений над различными положениями равновесия и числом колебаний стрелки Био и Савар вывели следующее положение, выражающее действие молекулы с северным или южным магнетизмом на намагниченную при помощи вольтова тока очень тонкую неограниченную цилиндрическую проволоку, находящуюся на любом расстоянии. Если провести нормаль от этой молекулы к оси провода, то сила, притягивающая молекулу, будет перпендикулярна к нормали и к оси провода, а величина ее будет обратно пропорциональна расстоянию молекулы от оси. Природа этого действия та же, что и природа магнитной стрелки, направление которой над проводом постоянно и определенно относительно направления вольтового тока так, что молекула с северным магнетизмом и молекула с южным магнетизмом притягиваются в различных направлениях, но всегда в соответствии с вышеизложенным законом.

После того как Араго удалось намагнитить железо и сталь при помощи замыкающего провода вольтовой батареи, он ожидал, что обычное электричество будет производить то же действие. Его ожидания подтвердились, и в заседании Академии наук от 6 ноября он сделал сообщение, в котором утверждал, что ему удалось вызвать этим путем все явления, наблюдавшиеся им до того при применении вольтова электричества. Описание этих опытов, насколько мне известно, не появилось в печати, но нетрудно представить себе общий метод их постановки. Они чрезвычайно важны, поскольку подтверждают тождество обычного и вольтова электричества, в чем многие еще сомневаются, и указывают, что магнитные явления не зависят от того или иного способа возбуждения электричества, но являются постоянными спутниками движущегося электричества.

Теория Ампера, сводящая свойства магнита к электрическому току, и воззрение на то, каким образом прохождение токов через замыкающий провод возбуждает токи в расположенных поблизости стальных стержнях, как это показали опыты Араго, указывали на серьезную возможность сооружения установки, составленной из магнитов, проволок и пр., могущей разлагать воду и производить другие электрические действия» ибо если электричество возбуждает магнетизм, то предполагалось, что магнетизм может возбуждать электричество. Первоначально думали, что некоторые взаиморасположения магнитов и проводов в окружении магнитов сами по себе достаточны, чтобы вызвать электрические действия, как то: разложение воды, притяжение и пр. Однако в заседании 9 ноября Френель потративший много усилий для достижения этих эффектов, доложил Академии, что наблюденные им явления не позволяют с уверенностью заключить о действительном существовании такого действия.

В том же заседании (6 ноября) Ампер доложил еще об одном действии замыкающего провода, которому была придана форма спирали. Это действие становится легко понятным, если вспомнить, что направление магнитной силы всегда перпендикулярно к проводнику тока. Следовательно, если провод, по которому проходит ток, параллелен оси некоторой спирали, то сила будет перпендикулярна к этой оси; если провод образует круг в плоскости, перпендикулярной к оси, то сила совпадает с направлением оси; если же провод, как это имеет место в спирали, проходит около оси в направлении, промежуточном между параллельным и перпендикулярным, то сила оказывается направленной к оси под определенным углом. В этом случае силу можно рассматривать как состоящую из двух компонент, из которых одна направлена перпендикулярно, другая – параллельно оси.

Ампер рассматривал магнит как систему токов, обращающихся перпендикулярно к его оси, и поэтому, желая соорудить модель магнита, он стремился уничтожить ту часть действия провода, которая приходится на направление оси спирали. С этой целью он прокладывал один конец провода через спираль, нигде не касаясь последней, ибо в этом случае магнитные действия внутреннего провода становятся почти равными и противоположными действиям, исходящим от продольной стороны спирали, и взаимно уничтожаются. В соответствии с этим он соорудил модель магнита следующим образом: оба конца провода были проложены внутрь спирали до половины длины последней, затем один конец проводился вверх, а другой вниз, так что они образовали перпендикулярную ось, вокруг которой могла вращаться система. При соединении этих проводов с полюсами батареи спираль намагничивалась, притягивалась и отталкивалась другими магнитами как настоящий магнит.

22 октября Бух (Buch) в Франкфурте повторил опыты Эрстеда, не прибавив к ним ничего нового. Однако аппарат, которым он пользовался, был настолько прост и остроумен, что опыты, до тех пор считавшиеся очень трудными для выполнения, с его помощью становились легко доступными. Одна из разновидностей этого аппарата представляла собой просто платиновый тигель, на дне которого с внешней стороны была укреплена прямоугольно согнутая полоска цинка, другой конец которой был опущен в тигель.

Согнутая полоска цинка, конец которой опущен в тигель

При наливании в этот тигель разбавленной кислоты аппарат оказывал сильное действие на магнитную стрелку. Другой вид этого аппарата, также с очень сильным действием, представлял собой небольшую позолоченную ложечку, на ручке которой была укреплена полоска цинка, изогнутая таким образом, что она доходила до полости ложки. Третий вид представлял собой вольтов элемент, составленный из комбинации цинковой и серебряной стрелок. Будучи укреплены на пробке и опущены в разбавленную кислоту, они подчинялись действию подносимого к ним магнита.

13 ноября Лего (Lehot) сделал в Академии наук сообщение, в котором он, вопреки соображениям Френеля, все же считает, что под влиянием магнитов железные провода могут приобретать способность вызывать разложения, и описывает опыты, поставленные им за шесть лет до этого. Концы двух железных проводов, соединенных двумя другими концами с полюсами магнита, были опущены в воду. Южный полюс вызывал окисление, в то время как провод на северном полюсе оставался чистым; далее южный полюс вызывал также покраснение лакмусовой тинктуры, а северный нет.

Однако эти опыты никак нельзя считать решающими, и сам Лего придавал им не большее значение, чем опытам, произведенным за двадцать лет до того Риттером и на неточность которых уже указывал Френель.

На заседании 13 ноября Ампер прочел сообщение об электрическом действии провода в форме спирали, подверженной действию только земного магнетизма. Провод был винтообразно намотан на бумажный цилиндр, ось которого была направлена параллельно к направлению стрелки наклонения. Концы провода были опущены в раствор поваренной соли. Через семь дней на обоих концах провода было замечено выделение газа, главным образом на конце, соответствующем отрицательному полюсу батареи. При удалении пузырьков газа на их месте появлялись новые, причем отрицательный конец все время оставался чистым, положительный же в конце концов окислялся и больше газа не выделял. Однако после сообщения Френеля этот опыт не произвел достаточно солидного впечатления, и Ампер сам признал, что существование подобного действия кажется ему не вполне доказанным.

16 ноября в заседании Королевского общества было зачитано письмо Дэви к Волластону относительно магнитных явлений, вызываемых электричеством. Большая часть описываемых им опытов была поставлена в октябре и представляет весьма большой интерес. Сделать краткое резюме работ этого физика весьма трудно благодаря свойственному ему уменью выражать множество важных фактов в немногих словах. В данном случае это было бы излишним, ибо в настоящем томе Вашего журнала на стр. 81 напечатана статья самого Дэви, в которой весьма нетрудно проследить вывод одного факта из другого. Нижеследующее представляет собой лишь простое перечисление содержащихся в этой статье фактов.

Замыкающий провод действует на стрелку в согласии с положением Эрстеда. Это действие приписывается тому, что сам провод становится магнитом, для доказательства чего он подносился к железным опилкам, которые тотчас же им притягивались и отпадали лишь после размыкания цепи. Этот опыт был проделан уже Араго, но оба физика проделали свои опыты самостоятельно, независимо друг от друга; ввиду же того, что Араго еще не опубликовал подробных данных о своей работе, точное описание сэра Гемфри Дэви оказалось чрезвычайно интересным. Это влияние проявлялось в любой точке провода и батареи. Стальные стрелки, накладываемые на провод, намагничивались; будучи помещены параллельно проводу, они действовали, как и он; помещенные поперек они обнаруживали существование двух полюсов. Когда положительный конец батареи оказывался с восточной стороны, то северный полюс помещенной под проводом стрелки оказывался на южной стороне провода, а южный полюс – на северной стороне. При положении стрелок над проводом расположение менялось на обратное, и весь процесс оставался неизменным, независимо от наклонения стрелки относительно провода. Оказывается, что эти расположения в точности соответствуют положениям, вытекающим из опытов Эрстеда. При перерыве тока стрелки, помещенные поперек провода, продолжали оставаться намагниченными, тогда как помещенные параллельно ему мгновенно размагничивались.

Платиновые, серебряные и другие провода не намагничивались в этих условиях, независимо от положения, занимаемого проводами или батареей, если только такие провода случайно не оказывались частью цепи. Непосредственное соприкосновение не является необходимым. Действие наступает мгновенно. Для мгновенного проявления действия достаточно просто близости, даже при наличии толстого разделяющего стекла. На поверхности стеклянной. пластинки, расположенной на расстоянии четверти дюйма над проводом, железные опилки располагались по прямой линии в направлении, поперечном проводу. Действие было пропорционально количеству электричества, проходящему через данное пространство, независимо от того, через какой металл оно проходит. Величина магнитного действия замыкающего провода возрастает с увеличением пластин батареи. Замыкающий провод батареи, состоявшей из 60 пар пластин, притягивал почти вдвое меньше железных опилок, чем батарея, состоявшая из 30 пар пластин вдвое большей величины. Магнитные влияния возрастали по мере нагревания провода.

Из соображения, что для появления заметного магнетизма потребно большое количество электричества, Дэви сделал вывод, что ток от электризирующей машины не должен оказать никакого действия, и наоборот, он ожидал этого действия от разряда. Это предположение подтвердилось. Полярность намагниченной стрелки в точности соответствовала предыдущим случаям. Для этих опытов применялась батарея размером в 17 кв. футов, которой был сообщен большой заряд, разряженный посредством серебряной проволоки диаметром в 1/2 дюйма, в результате чего два стальных стержня длиной в 1 дюйм и толщиной от 1/10 до 1/20 дюйма намагничивались столь сильно, что были в состоянии удерживать стальные проволоки и иглы. Действие на стрелки становилось заметным на расстоянии 5 дюймов от провода даже в тех случаях, когда между ними помещалась вода или толстые стеклянные или металлические пластинки.

Опыты подобного рода показали, что серная кислота, заключенная в трубку диаметром в 1/4 дюйма, проводит электричество недостаточно для намагничивания стали, что разряд через воздух намагничивает поперечно расположенную стрелку, хотя и не столь сильно, как провод, что стальные стержни, включенные в цепь или помещенные параллельно ей, не намагничиваются, что два стальных стержня, положенные рядом поперек провода, проходящего через их общий центр тяжести, после разряда не обнаружили признаков магнетизма, оставаясь вместе; будучи же разделены, обнаружили противоположные полюсы.

Автор заключает из этих опытов, что магнетизм возбуждается во всех тех случаях, когда через пространство проходит накопившееся электричество.

Действие магнетизма: расположение полюсов относительно пути разряда

Когда большое количество проволок было расположено кругом около замыкающего провода, а также в различных направлениях по соседству с ним, то все они после разряда оказывались намагниченными, причем полярность их соответствовала раньше описанному случаю. Таким образом, северный полюс одной проволоки был обращен к южному полюсу следующей и наблюдалось определенное расположение их относительно пути разряда. Когда замыкающий провод был разветвлен в одной точке на три или четыре тонких провода, через которые был пропущен разряд вольтовой батареи, то все они намагничивались одновременно и каждый в отдельности притягивал железные опилки. При сближении двух таких проводов их противоположными сторонами притянутые ими опилки начинали притягивать друг друга. Это заставляло предполагать, что опилки, расположенные на одинаковых сторонах, будут отталкиваться. Для проверки этого предположения были установлены две батареи параллельно друг к другу, но в противоположном направлении. Железные опилки, расположенные на замыкающих проводах последних, взаимно отталкивались. Подобные же явления обнаружили примененные для замыкания провода из платины и тонкие стальные провода без железных опилок. Очевидно, что эти опыты аналогичны опытам Ампера над притяжением и отталкиванием двух замыкающих проводов, или, как он выражается, двух электрических токов, и доказывают одно и то же. Прямолинейные куски платины, серебра и латуни, укрепленные на платиновых лезвиях и соединенные с полюсами батареи, показывали притяжение и отталкивание в соответствии с вышеупомянутыми данными. Золотой листок, примененный для замыкания, был приведен в движение действием магнита.

В этой статье дается также простой метод изготовления магнитов, состоящий в том, что стальные стержни кладутся поперечно к проводникам электричества, хорошо и свободно расположенным, или же последние окружаются кольцеобразными стальными стержнями, подобными тем, которые применяются для изготовления подковообразных магнитов.

Иелин (Yelin), по-видимому, случайно открыл намагничивание стальной стрелки в стеклянной трубке, обмотанной проволочной спиралью, через которую пропускаются электрические искры или разряды батареи. Это наблюдение было опубликовано в номере «Allgemeine Zeitung» от 2 декабря 1820 г.

Вышеописанные опыты были гораздо позже повторены Бекманом, ничего о них не знавшим. Он внес в них некоторые изменения, а именно, он придал спиралям гораздо большие размеры, чем это делалось до сих пор. При применении спиралей, диаметр которых колебался между 1/2 и 13 дюймами, не замечалось уменьшения степени намагниченности стрелки, лежащей на оси большей спирали. Спираль диаметром в 34 дюйма давала гораздо более слабое намагничивание, а намагничивание, достигаемое при помощи спирали диаметром в 84 дюйма, было едва заметно. Поверхность применявшейся в этих случаях батареи была равна 300 кв. дюймам. При этом оказалось, что стрелка, находящаяся вне спирали, намагничивается так же хорошо, как и находящаяся внутри ее, что продолжение разрядов по достижении полного намагничивания ослабляло последнее, что действие повторных разрядов пяти лейденских банок, по 300 кв. дюймов каждая, оказалось не сильнее действия одной банки, что для достижения максимального эффекта стальная стрелка или стержень должны иметь определенную толщину и что стальная стрелка, помещенная в трубку из оцинкованного железа, которая в свою очередь была заключена в стеклянную трубку, вокруг которой была намотана спираль, не намагничивалась при разряде, намагниченной же оказывалась железная трубка. В том же случае, когда металлическая трубка была сделана из свинца, стрелка оказывалась намагниченной.

Ван Беек в Утрехте повторил (январь 1821 г.) опыты Эрстеда и других и получил те же результаты, причем в одном случае он обнаружил расхождение с результатами опытов Эрстеда. Последний утверждает, что «в том случае, когда замыкающий провод располагается перпендикулярно к плоскости магнитного меридиана, стрелка, как находящаяся над, так и помещенная под ним, остается неподвижной, при условии, что провод находится не слишком близко от полюса. В последнем случае, если ток входит с западной стороны, полюс поднимается, а если с восточной стороны, – то опускается». Ван Беек утверждает, что это состояние покоя в двух положениях провода из возможных четырех не имеет места. Если замыкающий провод проходит под центром стрелки и положительный ток течет с востока на запад, то стрелка остается в покое; если же ток идет с запада на восток, то стрелка описывает пол-оборота. Наоборот, если провод проходит над стрелкой, то последняя описывает пол-оборота, когда ток идет с востока на запад, и не выходит из состояния покоя при прохождении тока с запада на восток. Ван Беек объясняет это расхождение с результатами, полученными Эрстедом, применением более мощного аппарата, и действительно очевидно, что неудовлетворительность результатов Эрстеда объясняется слабостью его вольтова столба. Упоминаемые им притяжение и отталкивание или поднимание и опускание при приближении провода к полюсам доказывают наличие этого действия, которое в опытах ван Беека оказалось достаточно сильным для того, чтобы вызвать оборот стрелки. Сравнивая положения провода и стрелки в этих опытах с таковыми в опытах Эрстеда, мы увидим, что в двух случаях и именно в тех, на которые указывает ван Беек, стрелка должна была описать полукруг для того, чтобы в этих положениях занять положение равновесия относительно провода.

Ван Беек, по-видимому, независимо от других исследователей нашел, что обыкновенное электричество вызывает намагничивание, и ему удалось получить этот эффект с помощью силы, меньшей, чем это делалось до сих пор. Он нашел, что для этого вовсе не требуется сильный разряд, не нужно даже лейденской банки и что стальная стрелка в спирали, укрепленной между кондуктором электростатической машины и другим изолированным проводником, намагничивается при извлечении искр из последнего. Для прочного намагничивания стрелки достаточно было двух оборотов машины с двумя кругами диаметром в 18 дюймов.

В Италии производилось много опытов над получением магнетизма при помощи электричества, но все они являлись повторением опытов, уже проделанных другими. Много опытов было поставлено Гаццери (Gazzeri), Ридольфи (Ridolf) и Антинори (Antinori) во Флоренции между 6 и 18 января. Из полученных ими результатов наиболее интересными мне кажутся следующие. Внутри спирали, соединенной с полюсами батареи, стрелка намагничивается в течение одной минуты. Стрелки, расположенные на внешней стороне спираль не намагничиваются вовсе, за исключением тех случаев, когда одновременно одна или несколько стрелок помещаются внутри спирали, в каковом случае полярность внешних стрелок будет обратна полярности внутренних. Намагничивающее действие не претерпевало никаких изменений при изменении формы спирали, а именно, когда путем наворачивания проволоки на параллелепипед спирали придавалась четырехугольная форма. Стрелка и длинная платиновая проволока заворачивались в станиоль, и часть его, заключавшая стрелку, помещалась в спираль из медной проволоки. Стрелка намагничивалась, когда цепь замыкалась через платиновую проволоку, минуя спираль. Когда спираль из медной проволоки с заключенной в ней стрелкой помещалась на ртуть, включенную в цепь, то стрелка слабо намагничивалась. Искры, полученные из электростатической машины, при помощи, стрелки, заключающей в себе стальную стрелку, намагничивали последнюю.

Вышеупомянутые физики якобы нашли, что замыкающий провод, не проходящий от одного конца батареи до другого, но находящийся в других участках цепи, не намагничивает стрелку. Это, по-видимому, ошибка.

Де ля Борн (Borne), повторивший 8 января опыты Араго, внес в них некоторые изменения, а именно он брал железную спираль и заключал в нее прямой провод, через который посылался электрический разряд. В этом случае спираль занимала место стрелки, подлежащей намагничиванию; она оказывалась сильным магнитом, полярность ее была подобна часто уже упоминавшейся. Такой магнит гибок и эластичен, он может быть удвоен, укорочен и удлинен; при сближении его полюсов действие на стрелку заметно уменьшается.

В недатированном письме к Бертолле помещенном в «Annales de Chimie», стр. 113, Берцелиус описывает один опыт. Тонкая полоска цинка длиной в 8 дюймов и шириной в 2 дюйма помещалась в плоскости меридиана и параллельно к последнему и в этом положении включалась в цепь вольтовой батареи. Магнитная стрелка, подносимая к нижнему краю этой полоски, отклонялась от магнитного меридиана на 20°. При медленном подъеме вверх по достижении одного уровня с центром полоски стрелка возвращалась в свое прежнее положение. При этом все же один конец ее поднимался, а другой опускался. При приближении к верхнему краю полоски стрелка отклонялась на 20° от магнитного меридиана в сторону, противоположную первому отклонению. При движении стрелки вверх и вниз на обратной стороне полоски наблюдались те же явления и то же отклонение, но в противоположном направлении. Когда в верхнем крае цинковой полоски был вырезан небольшой кусок, загнутый затем вверх, так что он выдавался над верхним краем, то стрелка, помещенная на одинаковом расстоянии от края полоски и от этого выступа, в последнем случае намагничивалась сильнее.

Если применять четырехугольную полоску цинка, противолежащие углы которой соединялись с батареей, то действие оказывается наиболее сильным в двух остальных углах. По мнению Берцелиуса это является доказательством того, что магнитная полярность тока подобно полярностям электричества и искусственного магнита располагается по противолежащим концам.

При помещении полоски цинка горизонтально в плоскости магнитного меридиана она действовала подобно проводу. Отклонение стрелки было наиболее сильным непосредственно над или под средней частью полоски, а края действовали, как в прежнем положении. В этих опытах стрелки занимали точно ожидаемое от них положение. Вес интерес этих опытов лежит в том применении, которое сделал из них автор для подтверждения своей особой точки зрения. Сами же по себе они не содержат ничего нового. Берцелиус считает, что круглый проводник представляет собой более сложный случай, чем квадратный или имеющий форму параллелепипеда. Я скоро вернусь к рассмотрению теории этого исследователя.

Опыты Лего (27 февраля) являются повторением прежних и имеют целью лишь опровергнуть мнение Ридольфи, что для намагничения стрелки проводник должен в большей или меньшей степени обойти вокруг нее. Он показал, что прямолинейный проводник в состоянии возбуждать магнетизм.

Вольтов элемент, который притягивается и отталкивается магнитом

После всего вышеизложенного опыты Швейггера(Schweigger) не содержат ничего нового. Я не знаю времени их возникновения. Они были опубликованы в «Bibl. Universellea в марте 1821 г. Автор обводит провод несколько раз вокруг стрелки и таким образом усиливает действие аналогично спирали, несмотря на то, что для возбуждения тока он пользуется только двумя пластинками площадью в 4 кв. дюйма. Воздействие на магнитную стрелку было очень сильным. Швейггер выступает против теории Эрстеда и противополагает ей свою собственную.

В этой же книжке «Bibl. Univ.» де ля Рив описывает два маленьких аппарата, которые предназначены для демонстрации двух опытов Ампера, а именно с притяжением электрического тока магнитом и с искусственным электромагнитом Ампера. Первый из этих аппаратов состоит из двух полосок, одной цинковой и другой медной, проходящих сквозь пробковый поплавок и соединенных сверху изогнутой проволокой. Будучи опущен на поверхность разбавленной кислоты, так что нижние концы оказываются покрытыми жидкостью, аппарат представляет собой вольтов элемент, который притягивается и отталкивается магнитом в зависимости от направления, в котором к нему приближается замыкающий провод. Второй аппарат, как и первый, состоит из полосок цинка и меди, укрепленных на пробковом поплавке и соединенных сверху спиралью. Для изготовления последней обмотанная шелком медная проволока наматывается на стеклянную трубочку, затем спираль вытягивается, концы проволоки проводятся назад до половины спирали и затем выводятся наружу между витками спирали, где и соединяются с верхним краем цинковой и медной полосок. Если поставить этот аппарат на подкисленную воду, то на концах стрелки наблюдается притягивание и отталкивание, как на полюсах магнита. Эти аппараты очень легко изготовляются, просты и хорошо работают.

Аппарат из полосок цинка и меди, соединенных сверху спиралью

В трех письмах к редактору «Journal de Physique», из которых первое помечено 23 марта, а остальные не датированы, Моль (Moll) описывает некоторые опыты над изучением соотношения действий батареи, состоящей из множества небольших пластинок, и батареи из двух больших пластин.

Большой аппарат состоял из узкой медной ячейки и одной цинковой пластинки с поверхностью, равной 4 кв. футам. Меньший аппарат был собран по способу Волластона из пластин размером в 4 кв. дюйма, окруженных медью. Моль нашел, что большой аппарат обладает значительной магнитной силой, когда замыкающий провод его был довольно толст (0,2 дюйма), и ослабевает при применении гораздо более тонкой платиновой проволоки (0,01 дюйма), равно как и медного цилиндра диаметром около одного дюйма. Несмотря на сильное магнитное действие, этот аппарат не вызывал ни в растворах кислот, ни в тинктуре лакмуса никакого химического действия. Для сравнения действия этого аппарата с другим из небольших пластин и ячеек последний был составлен из 36 пар пластин таким образом, что поверхность цинка в обоих была одинакова. Несмотря на то, что в качестве возбуждающей жидкости в обоих случаях применялась одинаковая кислота и что замыкающие провода были одинаковы, аппарат, состоявший из двух пластин, вызывал отклонения стрелки на 60–70° от магнитного меридиана, тогда как батарея, состоявшая из небольших пластинок, отклоняла ее лишь на 12°. Разлагающая сила последней была весьма значительной, и поэтому Моль приходит к выводу, что ячейковый аппарат вызывает сильное химическое, но слабое магнитное действие, тогда как простой пластиночный аппарат вызывает едва заметное химическое, но значительное магнитное действие.

Моль также замечает, что состояние простого пластиночного аппарата в отношении характера полюсов противоположно батарее из многих пластин, ибо цинковый полюс отрицателен, а медный положителен. Он нашел, что вблизи провода первого аппарата стрелка принимает положение, обратное тому, которое она имеет вблизи провода второй. Ибо когда провод, соединяющий цинковый полюс с медным, был направлен с севера на юг, то помещенная под ним стрелка поворачивалась не на восток, а на запад; при помещении стрелки над проводом замечалось обратное явление. Причину этого различия нетрудно понять, если вспомнить, что в одном из случаев провод соединял только одну, а не различные пары пластинок, так что в действительности этот провод имел направление, обратное направлению проводов, служащих для соединения полюсов батареи, состоящей из четырех или более пластинок. Поэтому сделанный Молем вывод, что пластины более простого аппарата находятся в состоянии, обратном состоянию пластин батареи из множества пластинок, следует признать преждевременным.

Для увеличения поверхности пластинок и сохранения портативности аппарата пластинки по предложению Офферсгауза (Ofershaus) делались в виде спиралей, вложенных одна в другую. Это устройство вскоре было принято также Гэром (Hare) в Филадельфии. Действия такого аппарата, весьма значительны и подобны вышеописанным.

Несмотря на применение столь мощных аппаратов, Молю удалось намагнитить стрелку лишь после того, как он несколько раз обвел замыкающий провод вокруг нее. Он заключает из своих опытов, что спиральная форма является абсолютно необходимой для достижения намагничивания. Однако, в особенности после опытов сэра Гемфри Дэви, можно сомневаться в правильности этого положения, ибо разряд через прямолинейный провод намагничивает помещенную поперечно к нему стрелку на расстоянии нескольких дюймов. Моль опровергает также возможность намагничивания стрелок на внешней стороне спиралей.

Некоторые из опытов, произведенных Пиктэ (Pictet) во Флоренции 7 апреля, подтверждают правильность результатов, полученных Эрстедом.

Гальванометрический конденсатор Поггендорфа есть не что иное, как вертикально поставленная спираль, концы которой соединены с парой из цинковой и медной пластин, находящейся в разбавленной кислоте. Если укрепленную на острие стрелку внести в эту спираль так, чтобы она была перпендикулярна к оси последней, то стрелка вскоре становится полярно магнитной, независимо от устройства спирали и способа ее соединения с пластинками. Надо отметить, что в противовес ранее описанным опытам здесь стрелка лежит не на оси спирали или параллельно ей, но направлена к ней перпендикулярно. Она намагничивается, по всей вероятности, вследствие какого-нибудь косвенного влияния спирали.

Наконец, 5 июля сэр Гемфри Дэви прочел в Королевском обществе доклад относительно магнитных явлений, вызываемых электрическим током, и их отношении к теплоте, развивающейся под влиянием той же причины. Однако это сообщение еще не напечатано, не появлялось еще даже отчета о нем, так что я не могу ничего сказать относительно содержащегося в нем фактического материала.

Вышеизложенное представляет собой, дорогой сэр, неполное перечисление дошедших до моего сведения опытов, произведенных в этой области после открытия Эрстеда. Физики и до этого занимались вопросом о взаимоотношении между электричеством и магнетизмом и строили по этому поводу различные теории, но их работы не содержат фактического материала. Для того чтобы показать, как мало было сделано до настоящего времени в этой области, я приведу здесь примечание сэра Гемфри Дэви к его первому сообщению и этим закончу фактическую часть этого очерка. Остальную часть письма я посвящу более детальному рассмотрению различных теорий электромагнетизма.

Риттер утверждает, что стрелка, состоящая из цинка и серебра, сама устанавливается в магнитном меридиане и испытывает легкое притяжение и отталкивание под действием полюсов магнита и что металлическая проволока, включенная в вольтову цепь, принимает направление NE и SE. Его мысли часто настолько запутаны, что их трудно понять; однако он, по-видимому, представлял себе, что электрические комбинации, не проявляющие электрического напряжения, находятся в магнитном состоянии и что существует нечто вроде электромагнитного меридиана, обусловленного земным электричеством («Annales de Chimie», t. LXIV, p. 80).

После того как это письмо было написано, Марсе (Marcet) прислал мне из Генуи небольшую статью Альдини о гальванизме и книгу Изарна (Izarn) о гальванизме, вышедшую в Париже более 16 лет тому назад. Там сообщается, что Можон (Mojon), старший, в Генуе намагничивал стальную стрелку, включая ее на долгое время в вольтову цепь. Однако это, по-видимому, объясняется исключительно тем, что стрелка находилась в магнитном меридиане или случайно намагнитилась. Романьози в Триенте будто бы нашел, что вольтов столб вызывает отклонение стрелки; он не сообщает подробностей, но если это сообщение вообще верно, то надо полагать, что это не было тем, что наблюдал Эрстед. По-видимому, он просто наблюдал изменение полюсов стрелки, составлявшей часть вольтовой цепи».

В предшествующем изложении я хотел дать картину экспериментальных результатов, достигнутых в этой новой области знания; теперь я попытаюсь дать возможно более краткий очерк теорий, выдвинутых различными физиками.

Первый заслуживающий внимания опыт теоретического обоснования этих явлений принадлежит Эрстеду. Всякий, ознакомившийся с работами этого физика как относительно его собственных, так и предшествующих открытий, сразу увидит, что опыты его скорее являлись следствием его теорий, чем наоборот. В его открытии случай, по-видимому, играл весьма незначительную роль; он скорее затруднял его, ибо все было уже осмыслено и опыты продуманы задолго до их осуществления. Несмотря на это, я могу сказать лишь очень мало о теории Эрстеда, ибо вынужден сознаться, что не вполне ее понимаю. До 1807 г. Эрстед опубликовал работу под заглавием: «Исследование об идентичности химической и электрической сил», восьмая глава которой посвящена рассмотрению тождества магнитной и электрической сил. В этой работе Эрстед предлагает исследовать, не оказывает ли электричество в латентном своем состоянии влияния на магнит, и, по-видимому, считает оба эти агента тождественными.

После того как опыты были с успехом поставлены, Эрстед смог придать своей теории определенную форму, и он заканчивает свое первое сообщение! гипотезой, которая, по его мнению, дает объяснение всем этим явлениям. Он полагает, что когда провод соединяет оба полюса батареи так, что через него совершается разряд электричеств этих полюсов, то в проводе происходит процесс, обусловливаемый соединением обоих электричеств, который он называет электрическим конфликтом. Этот именно процесс, эффект или состояние обоих электричеств, и влияет на магнитную стрелку и отклоняет ее от ее направления.

Электрический конфликт действует только на магнитные частицы материи. Все намагниченные тела, по-видимому, проницаемы для электрического конфликта, тогда как магнитные тела или, вернее, их магнитные частицы оказывают сопротивление проникновению последнего и благодаря действию борющихся друг с другом сил приводятся в движение. Электрический конфликт не ограничивается только проводниками, но распространяется в окружающем пространстве, ибо иначе он не мог бы действовать на стрелку на расстоянии. Он принимает также форму круга, ибо в противном случае, говорит Эрстед, кажется невозможным, чтобы часть провода, проходящая под магнитным полюсом, направляла его на восток, а часть, проходящая над ним, – на запад; природе же круга свойственно, что движения в противолежащих частях его имеют обратные направления. К этому Эрстед добавляет, что все приведенные в его опытах действия на северный полюс можно легко понять, если считать, что отрицательное электричество движется по первой спирали, что оно отталкивает северный полюс, но не влияет на южный. Действие на южный полюс объясняется подобным же образом, если приписать положительному электричеству обратное направление и свойство действовать на южный, но не на северный полюс.

Таким образом, теория Эрстеда предполагает существование двух электрических флюидов, мыслимых не отдельно и не вместе, но в акте соединения, так что возникает электрический конфликт, и которые тем не менее раздельно движутся в противоположных направлениях по спирали через провод и кругом последнего и обладают вполне определенными и отличными друг от друга магнитными силами, поскольку одно электричество (отрицательное) отталкивает северный полюс магнита, не оказывая никакого влияния на южный, а другое (положительное) отталкивает южный полюс, но не действует на северный.

Как я уже упоминал выше, эта точка зрения мне не совсем понятна, и поэтому мне вообще не следовало здесь касаться этой теории. Однако можно надеяться, что знаменитый физик не замедлит развить принципы, приведшие его к уже опубликованным результатам. И я не сомневаюсь, что за ними последуют другие открытия, столь же новые для человечества, столь же важные для науки и столь же почетные для него самого, как и достигнутые им до сих пор.

Выше я уже упоминал об опытах Берцелиуса. Они описаны в письме его к Бертолле, опубликованном в Annales de Chimie, vol. XVI, стр. 13. Заключенные в нем теоретические соображения значительно отличаются от взглядов, высказанных Эрстедом. Берцелиус пользуется для соединения полюсов батареи не круглыми проводами, но полосками цинка в форме параллелепипедов и полагает, что это облегчает наблюдение магнитных явлений. Дело в том, что он пришел к выводу, что магнитное состояние внутри поперечного сечения проволоки может быть представлено двумя магнитами, приложенными друг к другу разноименными полюсами.

Таким образом, провод углового сечения, по которому проходит ток, является металлическим параллелепипедом, углы которого представляют собой как бы магнитные полюсы, расположенные вдоль параллелепипеда, через который проходит ток, и именно так, что противолежащие углы являются одноименными полюсами, тогда как углы, лежащие на одной стороне, имеют разноименные полюсы. Поэтому, когда стрелка обводится вокруг провода, мы должны найти четыре полюса: северный, южный, северный, южный.

Берцелиус также замечает, что каждый вид электричества (он принимает существование двух видов) должен быть представлен в проводе при помощи отдельного магнита и что каждый из видов поворачивает аналогичный ему магнитный полюс в сторону, соответствующую его направлению. Очевидно, говорит он, что обычные магнитные явления отличаются от явлений электрического тем, что в последнем случае мы имеем двойную и обратную полярность, тогда как в обыкновенных магнитах – только простую полярность. Хотя двойная магнитная полярность легко может быть воспроизведена, мы до сих пор не знаем способа, позволяющего воспроизводить простую магнитную полярность при помощи электричества.

Берцелиус считает, что этим можно объяснить все уже наблюденные и все будущие явления, ибо, говорит он, руководясь этим, можно предсказать все явления, которые могут иметь место в проводнике, находящемся в этом состоянии. Он считает представления Ампера неверными, а гипотезы Эрстеда хотя и остроумными, но весьма неправдоподобными. Однако же следует признать, что сам Берцелиус несколько поторопился в своих выводах. Вышеизложенное состояние провода несовместимо с опытами Эрстеда и других, как в этом нетрудно убедиться из рисунков выше и тех явлений, для иллюстрации которых они служат. Действительно, стоит лишь попытаться обнаружить четыре мнимых полюса в углах четырехугольного провода, чтобы тотчас же убедиться в том, что один из углов вместо постоянной полярности показывает северный либо южный полюс, в зависимости от того, с какой стороны к нему приближается стрелка. Однако вряд ли можно сомневаться в том, что Берцелиус сможет исправить свою точку зрения и обогатить эту отрасль науки вкладом, достойным его имени.

К людям, которые, как я неоднократно имел случай упоминать, стремились заложить основы истинной теории электромагнитных явлений или по крайней мере сформулировать управляющий ими закон, принадлежит также и Волластон. Он сам, насколько мне известно, не опубликовал ничего по этому вопросу, однако в «Quarterly Journal of Science», X, 363, появилась заметка, подписанная его именем и вследствие этого, вероятно, выражающая его точку зрения. Известно, как высоко надо ценить взгляды этого физика, и поэтому очерк этот много бы потерял, если бы я не изложил в нем то немногое, что исходит от такого авторитета.

«Явления, наблюдаемые в электромагнитном или замыкающем проводе, могут быть объяснены, если принять, что вокруг оси замыкающего провода проходит электромагнитный ток, направление которого зависит от направления электрического тока или полюсов батареи, с которой он соединен».

Два поперечных сечения электрического тока

«Эти рисунки представляют собой два поперечных сечения такого тока для случая одноименной электризации, из чего видно, что встречающиеся южная и северная силы будут притягивать друг друга».

«Эти рисунки изображают поперечные сечения проводов, наэлектризованных разноименно. Поэтому встречающиеся в них однородные магнитные силы отталкивают друг друга».

Сечение электрического тока. Южная сила

Швейггер в Галле также выдвинул теорию, которая, как он полагает, объясняет новые явления лучше, чем теория Эрстеда, которую он обвиняет в том, что она не дает объяснения некоторых явлений и несовместима с некоторыми другими. Я ознакомился с теорией Швейггера лишь по изложению ее в «Bibliotheque Universelle» за март 1821 г., стр. 199. Там сказано, что он принимает существование в каждом поперечном сечении провода двух магнитных осей, перпендикулярных к направлению тока, одной сверху, другой снизу и идущих в противоположных направлениях. Эта противоположность направлений магнитного тока в обеих осях необходима, так как явления прямо противоположны в зависимости от того, находится ли стрелка над или под проводом.

Сечение электрического тока. Северная сила

Трудно понять, каким образом эта теория сможет объяснить описанные Эрстедом явления, однако было бы неправильно высказывать здесь сомнения в ее ценности, ибо мое изложение основано не на знакомстве с оригиналом, а лишь на кратком извлечении, сделанном на иностранном языке.

Ридольфи, по-видимому, составил себе представление, что электричество слагается из магнетизма и теплоты. В «Bibliotheque Universelle» за февраль 1821 г., стр. 114 и др., им дано описание многих опытов, поставленных с целью разделить электричество на эти составные части или из них его получить. Экспериментальных подтверждений правильности этой точки зрения найдено не было.

Среди всех выдвинутых до настоящего времени теорий электромагнитных явлений теория Ампера является самой всеобъемлющей и определенной. Кроме того, она более других подвергалась как экспериментальной, так и математической проверке.

В сущности, она одна заслуживает названия теории. Если я должен был бы дать вам нечто большее, нежели краткий очерк об электромагнетизме, то не решился бы коснуться этой теории. Однако я надеюсь, что при создавшихся обстоятельствах Ампер найдет возможным извинить недостатки нижеследующего изложения, если не чем-либо иным, то во всяком случае непритязательностью этого письма. Ампер исходит из принятой ныне повсеместно во Франции теории, допускающей существование двух электрических флюидов. Его точка зрения в этом вопросе не вызывает никаких сомнений. Ибо, несмотря на то, что он часто употребляет слово электричество как в смысле особого состояния тела, так и в смысле находящегося между частицами этого тела специфического флюида, все же в одном месте он употребляет выражение электрические флюиды и называет электрические токи субстанциальными токами. Это позволяет с почти полной уверенностью утверждать, что Ампер принимает существование в качестве носителей электричества двух различных флюидов, которым он приписывает одинаково реальное существование и одинаковую силу, хотя и называет одно положительным, а другое отрицательным электричеством.

Он рассматривает вольтову батарею как инструмент, обладающий свойством проводить одно электричество к одному, другое – к другому концу. Идущее к цинковому концу носит название положительного, идущее к медному концу – отрицательного электричества. Однако, можно предполагать, что эти названия сохраняются лишь по привычке и с ними не связывается никакое представление о специфических свойствах того или другого флюида.

Металлическая проволока, иными словами, проводник электричества, будучи соединен с полюсами батареи, проводит оба флюида. Так как батарея обладает свойством посылать к обоим концам все новые и новые количества обоих флюидов, то первые порции, проведенные проводом, заменяются все новыми, и таким образом возникают токи, продолжающиеся все время, пока батарея действует, и полюсы ее остаются связанными между собой при помощи провода. Ввиду того что провод в этом состоянии может оказывать действие на стрелку, то для полного понимания теории чрезвычайно важно иметь ясное и точное представление об истинном или предполагаемом состоянии стрелки, ибо на этом, в сущности, основана вся теория. Можно сказать, что материальные количества, находящиеся в таком же состоянии, как этот провод, являются тем материалом, из которого теория Ампера предполагает построенными не только стержневые магниты, но и большой земной магнит. Поэтому мы прежде всего были вправе ожидать точного описания этого состояния. Наши ожидания, к сожалению, оказываются обманутыми, и благодаря этому остальная часть теории является весьма смутной. Хотя открытые Ампером столь интересные факты, а равно и общие законы и соотношения в проводниках и магнитах могли быть описаны и представлены с тем же успехом и так же основательно, опираясь исключительно на силы, выявленные при помощи эксперимента без всякой ссылки на внутреннее состояние провода, однако, так как Ампер все время ссылается на токи в проводе и его теория фактически основана на допущении существования последних, следовало бы сказать, что именно представляет собой ток.

На стр. 63 XV тома «Annales de Chimie», где Ампер говорит о батарее и замыкающем проводе, сказано, что по общепринятому представлению батарея непрерывно посылает оба электричества в двух направлениях, как и в момент включения, «так что мы имеем двойной поток – один положительного, другой отрицательного электричества, исходящие из пунктов нахождения электромагнитной силы и соединяющихся снова в противолежащей этим пунктам части цепи». Это соединение должно естественно происходить в проводе, и позволительно будет задать вопрос, не является ли это соединение, как это полагает Эрстед, называющий его электрическим конфликтом, причиной возникновения магнитных действий, а также, что именно получается из электричеств, собирающихся в проводе. Однако из рассмотрения других мест в сообщении Ампера получается совершенно отличное представление об электрических токах, а именно, что одно электричество непрерывно циркулирует в одном направлении, а другое в обратном ему, так что оба электричества в одном и том же проводе и аппарате проходят одно мимо другого.

Не останавливаясь на описании состояния провода при этих условиях, Ампер, говоря о направлении электрических токов, не определяет их более точно, а с целью избежать путаницы выражается так, как если бы имелся лишь один ток, который он называет просто электрическим током, не упоминая, положителен он или отрицателен. Ток этот идет в батарее от меди к цинку, а в проводе от цинка к меди. В этом виде предположение существования тока и его направления, очевидно, продиктовано лишь соображениями удобства для того, чтобы иметь нечто, к чему может быть легко отнесено направление электромагнитного движения. При таком подходе не возникает вопроса о том, какими условиями определяется существование двойного тока в проводе и каким образом им вызывается магнетизм.

В части этого очерка, посвященной описанию фактической стороны открытий, я уже упоминал, что Эрстед открыл сначала действие между проводом и магнитной стрелкой. Он показал, что на стрелку действует только замкнутая батарея, что электричество, следовательно, находится в поступательном движении или, по выражению Ампера, должно существовать в виде тока, прежде чем будет намагничено. Вскоре затем Ампер открыл, что два электрических тока (употребляя это слово в том смысле, которое ему придает Ампер) могут действовать друг на друга и таким образом вызывать совершенно новые электрические явления. Об этом открытии я уже упоминал в другом месте этого письма; оно гласит, что токи, одинаково направленные, притягиваются, а разно направленные отталкиваются. Как выясняется из дальнейшего изложения, эти притяжения и отталкивания коренным образом отличаются от притяжений и отталкиваний, наблюдаемых в электричестве в состоянии напряжения. Ампер также приписывает их электричеству, но лишь электричеству движущемуся. По его мнению, они объясняются некоторыми свойствами этого потока, а не зависят от действия магнитного или какого-нибудь иного флюида, освобожденного электричеством. Электричество, накопляясь в каком-нибудь месте, проявляется в форме известных притяжений и отталкиваний, которые мы называем электрическими. Электричество же, находящееся в движении, проявляется в виде тех притяжений и отталкиваний, о которых сейчас идет речь.

Описав новые свойства электрического тока, Ампер вернулся к опыту Эрстеда и заменил один из токов магнитом. Результаты оказались подобными прежним. Притяжения и отталкивания оказались теми же и совершались подобным же образом. Таким образом, когда один из проводов был заменен магнитом, наблюдались эффекты, известные из опытов с двумя проводами как электрические. Однако распределение сил в магните, по-видимому, отличается от такового в проводе и токе. Сила, проявляющаяся в проводе на одной стороне, в магните наблюдается на одном конце, а проявляемая проводом на другой стороне концентрируется в магните в другом конце.

Когда второй провод также заменялся магнитом, то действие магнитов друг на друга было обычным и оказалось аналогичным действию двух токов друг на друга. Эти опыты привели Ампера к выводу, что природа всех этих притяжений между двумя проводами, проводом и магнитом и двумя магнитами чисто электрическая и что в конце концов все магнитные явления обусловлены электрическими токами.

Рассматриваемые с этой точки зрения электричество и магнетизм оказываются идентичными, или, вернее, магнитные явления представляют собой особый вид явлений электрических. Поэтому магнетизм должен образовать особую главу в учении об электричестве и именно учении об электрических токах. Однако раньше чем согласиться с этим, хотя и удобным, но несколько преждевременным подразделением, мы должны попытаться узнать, каково распределение электрических токов, которое Ампер считает необходимым для объяснения многообразных явлений магнетизма.

Распределение магнитных сил в проводящем проводе столь отлично от такового в магните, что сначала не совсем ясно, каким образом можно себе представить превращение одних в другие. Согласно теории электрические токи абсолютно необходимы для вызывания магнитных явлений, однако, где же находятся токи в обыкновенном магните? Предположение о том, что они там действительно существуют, чрезвычайно смело. Ампер решился на это, и его теория придает им расположение, позволяющее объяснить большое число магнитных явлений.

Магнит, говорит Ампер, представляет собой систему стольких электрических токов, обращающихся в плоскостям, перпендикулярных к оси, сколько можно себе представить на пересекающихся замкнутых кривых.

Простое рассмотрение фактов не позволяет ему; заявляет он, сомневаться в реальности существования таких токов вокруг оси магнита. По его мнению намагничивание есть процесс, при помощи которого отдельные частицы приобретают свойство вызывать электромагнитные действия в направлении тех токов, которые мы наблюдаем в вольтовом столбе, электрическом свинцовом блеске минералогов, нагретом турмалине, а также в сухом столбе и в кусках того же кристалла при различных температурах.

Что касается расположения кривых, вдоль которых обращаются токи, то теория еще не решила, охватывают ли они магнит как таковой или же окружают лишь частицы, из которых состоит магнит. В поперечном сечении магнита, перпендикулярном к оси, токи могут или образовать систему концентрических кривых, в этом случае их размеры различны, или же токи охватывают каждую частицу в отдельности, и в этом случае размеры их одинаковы, но очень малы. Математически каждое из указанных распределений может объяснить наблюдаемые явления. Ампер, по-видимому, склоняется к последнему распределению.

Если представить себе магнит, сконструированный таким образом из электрических токов, то из экспериментальных данных относительно действия друг на друга провода и магнита следует, что магнит будет притягивать провод в том случае, когда один конец магнита противостоит соответствующей стороне провода, и отталкивать его, когда тот же конец будет противостоять другой стороне провода. Согласно теории это объясняется тем, что токи на различных сторонах магнита проходят в различных направлениях, на одной стороне вверх, на другой вниз. Когда к проводу повернута та сторона магнита, в которой проходит ток того же направления, что и в проводе, то наблюдается притяжение, и наоборот, мы имеем отталкивание в том случае, когда к проводу повернута сторона, где проходят токи в обратном направлении. Если повернуть магнит так, что к проводу приблизится другой его полюс, то направление токов в магните окажется обратным, и так как токи, проходящие в прямом и обратном направлениях, меняются местами, то движущие импульсы также будут обратными.

Исходя из своего представления о магните как системе электрических токов в плоскостях, перпендикулярных магнитным осям, Ампер пытался сконструировать искусственный магнит, посылая электрический ток через спиралеобразный или винтообразный провод. Когда электричество проходит по виткам спирали, последние приблизительно соответствуют отдельным токам в магните; кроме того, влияние наклона витков уничтожалось путем расположения концов провода вдоль оси спирали. Я уже дал выше описание этой установки и указал на сходство ее действия с действием магнита.

Более детальный разбор теории Ампера мог бы завести меня чересчур далеко за пределы поставленной мною себе цели. Это было бы также совершенно лишним, ибо я убежден, что все интересующиеся более глубоким и детальным изучением этой проблемы сочтут необходимым ознакомиться в оригинале с работами самого Ампера, тогда как для довольствующихся сжатым извлечением достаточно уже сказанного. Поэтому я перейду к возможно более краткому изложению взглядов этого физика на земной магнетизм.

Дальнейшая разработка его теории вполне естественно привела Ампера к желанию в своих. опытах с проводами заменить магнит земным магнетизмом. Проволочный контур был подвешен чрезвычайно чувствительным образом в надежде, что действие земного магнетизма поставит его поперечно, ибо согласно теории движущие импульсы, которые магнит и провод сообщают друг другу, исходят не от предполагаемых полюсов или точек притяжения и отталкивания, но от токов, которые проходят через провода и магниты и действуют притягивающе или отталкивательно. Поэтому Ампер ожидал, что токи, существование которых он предположил в земле, сообщат, току движущий импульс. Я уже упоминал, что подобный опыт ему удался, и, конечно, это внушило ему большое доверие к теории, могущей с такой точностью привести к столь новым и важным результатам. Поперечный поворот контура под влиянием земного магнетизма явился новым подтверждением правильности теории Ампера. Если бы опыт не удался, то установленное таким образом различие между проволочным контуром и магнитной стрелкой с полным правом могло быть принято за доказательство против этой теории. Раз он удался, то это может служить дальнейшим доказательством того, что гипотеза круговых токов в магнитах является достаточной для объяснения явлений магнетизма. Однако важнейшим выводом, который делает из этого Ампер, является заключение о том, что земной магнетизм также определяется электрическими токами, идущими вокруг земного шара с востока на запад перпендикулярно к магнитному меридиану. Эти токи, если они действительно существуют, можно сравнить с токами, возникающими в вольтовой батарее при соприкосновении ее обоих концов. Вероятно земля не представляет собой аналогии сплошному проводнику, каким является металлический провод, но Ампер показал, что батарея сама магнитна, и он считает вероятным, что материал, составляющий земной шар, расположен таким образом, что образует как бы батарею, опоясывающую весь земной шар. Эта батарея состоит, правда, из сравнительно слабых элементов, но все же достаточно мощна, чтобы вызвать явления земного магнетизма. Неоднородность, которую следовало бы допустить для батареи, могла бы объяснить искаженную форму кривых склонения, а возникающие в ней изменения – изменения направления стрелки. Ампер принимает, однако, существование общего процесса, протекающего в направлении, почти параллельном экватору, и участвующего в возбуждении электрических токов. Он считает, что этот процесс обусловлен ходом окисления в континентальных областях земли.

Суточные колебания он считает обусловленными суточными колебаниями температуры в электродвижущих слоях земной поверхности. Различные слои магнитного материала он рассматривает как таковое же количество вольтовых столбов.

Исходя из предположений о действительном существовании электрических токов в планетах и звездах, Ампер считает возможным, что иногда токи становятся столь сильны, что необходимо выделяющаяся при этом теплота доводит небесные тела до раскаленного состояния. Результатом этого является длительное накаливание с испусканием яркого света без сгорания или потери вещества. Разве нельзя представить себе, – говорит Ампер, – что темные земные тела темны лишь потому, что их электрические токи чересчур слабы, и нельзя ли объяснить свет и теплоту, испускаемые светящимися телами, большей силой их электрических токов?»

Вот, уважаемый сэр, краткий очерк теории Ампера, которым я Вас прошу удовлетвориться. Я не считаю нужным снова просить Вашего снисхождения к ее недостаткам, этому легко помочь, обратившись к оригинальным работам этого исследователя, помещенным в «Annales de Chimie», на которые я неоднократно ссылался. Я должен повторить, что, принимая во внимание гипотезу двух электрических флюидов и тождества электричества и магнетизма, первая часть теории представляется мне недостаточно развитой. Эрстед пошел в этом отношении дальше Ампера, но с каким результатом, – решать не мне.