Эту исключительно трудную задачу решил выдающийся русский учёный П. Н. Лебедев.
Внимание Лебедева привлекло одно явление природы, долгое время казавшееся загадочным. Всем известны «хвостатые звёзды» — кометы. Хвосты комет, наводившие ужас на суеверных людей, есть не что иное, как скопления распылённого вещества. Было замечено, что когда комета пролетает вблизи Солнца, её хвост обычно направлен в сторону, противоположную Солнцу. Но согласно закону всемирного тяготения кометный хвост, как и любое другое тело, должен притягиваться Солнцем. Почему же происходит обратное?
Лебедев объяснил загадочное поведение кометных хвостов давлением солнечного света. Но это была только догадка. Требовались более веские доказательства. И учёный решил во что бы то ни стало измерить световое давление. После множества опытов он добился успеха.
Прибор, с помощью которого удалось обнаружить и измерить давление света, представлял собой стерженёк с лёгкими крылышками, подвешенный на тончайшей кварцевой нити. К нити было прикреплено также маленькое зеркальце, отбрасывающее световой зайчик на специальную линейку — шкалу.
Когда на одно из крылышек воздействовала какая-нибудь сила, стерженёк поворачивался, закручивая нить до тех пор, пока сила её упругости не уравновешивала силу, давящую на крылышко. Чем больше была сила, приложенная к крылышку, тем заметнее поворачивался стерженёк и тем большее расстояние пробегал по шкале световой зайчик, служивший своеобразной «стрелкой». Прикладывая к крылышку различные силы и замечая деление шкалы, на которое падал зайчик, можно было проградуировать этот миниатюрный измерительный прибор.
Когда Лебедев направил на крылышко луч света, нить также закрутилась и зайчик переместился по шкале.
Казалось бы, всё в порядке. Световое давление существует, величина его измерена. Но учёного ожидал неприятный «сюрприз». Оказалось, что крылышко отклоняется не так, как это должно быть по расчётам Максвелла. В чём здесь дело?
Выяснилось, что световой луч не только давил на крылышко, но и нагревал его. Крылышко в свою очередь передавало тепло окружающему воздуху, и воздушные струи, возникавшие при этом, нарушали равновесие прибора.
Чтобы избавиться от вредного влияния воздушных потоков, Лебедев откачал воздух из сосуда, в котором находился прибор. Немало и других препятствий пришлось устранить учёному, прежде чем опыт, наконец, удался.
Открытие Лебедева доказало материальность электромагнитных волн. Теперь мы знаем, что вещество и электромагнитные волны — два вида материи, из которой построен окружающий нас мир.
Вот какой важный научный вывод удалось сделать благодаря измерениям.
ТОКОВЫЕ ВЕСЫ
В науке, технике и в быту видное место занимает электричество. Без него невозможно представить современную жизнь. Вот почему метрология уделяет большое внимание электрическим измерениям.
Электрические измерения очень многообразны. Даже для беглого ознакомления с ними нехватило бы всей нашей книжки. Поэтому мы поневоле ограничимся одним примером. Поговорим о так называемых токовых весах.
Вы, вероятно, знаете, что электрический ток — это движение электрически заряженных частиц вещества [8]). Чем больше зарядов переносится током в единицу времени, тем больше и величина, или, как говорят, сила тока. В лампочке от карманного фонарика, например, сила тока сравнительно мала, а в обмотке мощного электромотора велика.
Если намотать из провода спираль и пропустить через неё электрический ток, то она будет вести себя подобно магниту — приобретёт способность притягивать железо. Причина этого в том, что здесь возникают магнитные силы; они всегда действуют в пространстве, окружающем провод с электрическим током [9]).
8
Подробнее об этом написано в брошюре «Научно-популярной библиотеки» Гостехиздата; Э. И. Адирович. Электрический ток.
9
См. книжку «Научно-популярной библиотеки» Гостехиздата: К. П. Белов, Что такое магнетизм.