Если бы я располагал временем, я охотно рассказал бы вам, каким образом паук создает свою удивительную ткань, и вообще многое об этих удивительных существах, однако, я ограничусь только тем, что имеет непосредственное отношение к предмету нашей беседы. Вы видите здесь два рода нитей паутины: одни крепки и гладки и расходятся радиусами, другие нити идут кругами, очень упруги и покрыты мелкими капельками клейкой жидкости. На хорошей паутине около четверти миллиона таких клейких бисеринок, которые ловят мух пауку на обед. Паук изготовляет свою паутину в течение часа и обыкновенно каждый день делает новую. Он не мог бы ходить по паутине и насаживать эти капельки, даже если бы знал, как это сделать, просто потому, что у него не хватило бы времени. Здесь приходит на помощь уже известное нам свойство жидких цилиндров — разбиваться на капельки. Паук вытягивает нить паутины и вместе с тем смачивает эту нить клейкой жидкостью; частицы жидкости первоначально в самом деле имеют форму цилиндра, но такой цилиндр не может сохраняться долго и разрывается на бисеринки, что великолепно видно на фотографии, снятой с помощью микроскопа (рис. 36).
Рис. 36.
Вы видите то большие, то маленькие капли, а иногда даже замечаете между ними совсем маленькие капельки. Чтобы точно установить, какой величины в действительности эти похожие на бисер капельки, можно поместить вдоль нити линейку с делениями в одну тысячную дюйма[6] и сфотографировать и то и другое одновременно. Убедить вас в правильности этих соображений я могу, показав вам паутинку, которую я изготовил сам, смазав кварцевую нить соломинкой, предварительно смоченной касторовым маслом. Тут мы тоже видим то большие, то маленькие бисеринки такой же совершенной формы, как и на паутине.
И в самом деле, открыть разницу между моей искусственной и настоящей паутиной простым глазом невозможно. Вы можете сказать, что большой цилиндр воды в масле и микроскопический цилиндр, располагающийся вокруг нити паутины, — это не то же самое, что обыкновенная струя воды, и вы пожелаете убедиться, будет ли она вести себя так, как было мною описано. Следующий фотографический снимок (рис. 37), сделанный при свете мгновенной электрической искры и увеличенный в три с четвертью раза, показывает нам такой столбик воды в виде падающей водяной струи.
Рис. 37.
Сначала струя представляет собою цилиндр, который по мере падения вниз начинает образовывать перетяжки и утолщения и, наконец, отделять капли, которые вы хорошо можете рассмотреть. Капли эти вибрируют, то удлиняясь, то расширяясь, и не может быть никакого сомнения, что сверкающая часть струи, хотя и кажется непрерывной, в действительности состоит из отдельных капель, которые пролетают так быстро, что наш глаз не в состоянии уследить за ними. (Должен добавить, что по причине, которая уяснится впоследствии, в момент фотографирования струи я произвел громкий звук, свистя в этот ключ.)
В струе воды диаметром в один миллиметр образующиеся на струе шейки, как бы они ни были ничтожны, в течение каждой сороковой доли секунды углубляются на величину, в тысячу раз большую. Таким образом нетрудно понять, что такая струя воды распадается на капли, прежде чем она упадет на несколько сантиметров. Свободные водяные капли пульсируют со скоростью, которую можно установить следующим образом. Капля в 50 миллиметров диаметром совершает полное колебание в течение одной секунды. Если диаметр капли уменьшить до одной четверти прежней величины, время (период) одного колебания сократится до одной восьмой, или, если диаметр сократится до одной сотой, время одного колебания уменьшится до одной тысячной, и т. д.[7]. То же самое отношение между диаметром и временем разрывания существует и у цилиндрического столбика воды. Мы сразу можем видеть, как быстро будут пульсировать капли воды таких же размеров, как капельки жидкости на нитях паутины, если изменить их форму и затем внезапно предоставить самим себе. Если предположить, что диаметр капельки достигает одной тридцать второй доли миллиметра, а в действительности он даже меньше, то он составит одну тысяча шестисотую часть диаметра капли в 50 миллиметров, которая совершает одно колебание в течение секунды. Она должна поэтому пульсировать в шестьдесят четыре тысячи раз быстрее, или шестьдесят четыре тысячи раз в секунду.
Водяные капельки малых размеров с диаметром, меньшим одной сто двадцатой доли миллиметра, должны пульсировать полмиллиона раз в секунду под одним только влиянием слабой упругой оболочки воды. Мы видим таким образам, как могущественно влияние слабой упругой перепонки воды на водяные капли, если они достаточно малы.
Теперь я устрою маленький фонтан и дам возможность падающей струе ударять в подложенный внизу лист бумаги. Вы видите сейчас и самый фонтан и его тень на экране. Вы замечаете, что вода выходит из трубочки в виде гладкого столбика, который начинает в этом месте сверкать, и вот отдельные капли барабанят на большом пространстве по бумаге (рис. 38).
Рис. 38.
Почему же капли барабанят? Вся вода вырывается в виде струи в одном и том же направлении, и все же на небольшом расстоянии отдельные капли уже перестают следовать по одному и тому же пути. Но теперь, вместо того чтобы объяснить это, а затем показывать опыты для проверки этого объяснения, я хочу отказаться от обычного порядка и показать сначала два- три опыта, которые — я думаю, вы согласитесь, — покажутся чуть ли не чудесными.
Вы видите сейчас, что струя воды разбрасывается по всем направлениям, и слышите, как капли барабанят по бумаге. Но вот я вынимаю из кармана палочку сургуча, и вдруг все переменилось, хотя я нахожусь на некотором расстоянии от фонтана и ни к чему не прикасаюсь. Вода перестает разбрасываться; она льется непрерывной струей (рис. 39) и падает на бумагу, производя громкий грохочущий звук, который напоминает шум грозового ливня.
Рис. 39.
Я подхожу немного ближе к фонтану, и вода снова разбрасывается, хотя теперь совершенно иным способом. Падающие капли теперь значительно больше прежних. Как только я прячу сургуч, струя воды приобретает прежний вид, но стоит вынуть сургуч — и вода опять льется в виде сплошной струи.
Теперь вместо сургуча я воспользуюсь коптящим пламенем, которое легко получить, если опустить кусочек ваты на палочке в бензол, а затем зажечь ее. Пока я держу пламя вдали от фонтана, не замечается никаких перемен, но в тот момент, когда я подношу пламя близко, так, чтобы вода проходила через него, струя воды перестает разбрасываться; вода стремится в виде сплошной линии и падает темной грязной струей на бумагу. Самого ничтожного количества масла, впущенного в струю воды при помощи тоненькой, как волос, трубочки, достаточно, чтобы получить тот же самый результат.
Теперь на другом конце стола я заставляю звучать камертон. Вид фонтана не изменился. Но вот я прикасаюсь к подставке камертона длинной палкой, другой конец которой прикасается к носику прибора, откуда бьет фонтан. Снова вода собирается в сплошную струю, и бумага, на которую падает вода, гудит в той же ноте, как и камертон. Если я изменяю скорость струи, вы видите, явление снова меняется, но эта струя никогда не станет похожей на струю, не подвергающуюся действию музыкального звука. Порою струя разбивается на две или на три, порою на еще большее число отдельных струй, как будто бы они выходят из нескольких трубок различного размера и притом в разных направлениях (рис. 40).
Рис. 40.
Действие различных нот может быть легко обнаружено, если кто-нибудь пропоет их перед куском дерева, поддерживающим трубочку, через которую бьет фонтан. Я произведу шумы различной высоты, которые для этой цели, пожалуй, лучше музыкальных звуков, и вы видите, что с каждым новым звуком фонтан приобретает иной вид. Многих, вероятно, удивит, каким образом такие ничтожные причины — кусок сургуча, коптящее пламя, масло или более или менее музыкальный шум — могут давать такой загадочный результат, однако, объяснение этого явления не так трудно, как можно было бы ожидать.
7
Время колебания определяется выражением 1/125 X г·3/2, где