Книга Лорд Кельвин. Классическая термодинамика - Антонио М. Лальена Рохо

Карта трансатлантического телеграфного кабеля.

Гальванометр — это аппарат, позволяющий зафиксировать и измерить электрический ток. Прибор (см. рисунок 1) состоит из катушки, к которой подсоединена индикаторная стрелка. Катушка помещается внутрь постоянного магнитного поля (производимого, например, постоянным магнитом) так, что она может вращаться вокруг оси, перпендикулярной ее плоскости. Когда ток, который нужно измерить, проходит через катушку, она вращается под воздействием магнитного поля, и при надлежащей калибровке можно измерить силу тока на основе угла вращения, определяемого с помощью индикаторной стрелки.

РИС.1

Сигналы, посылаемые по кабелю, представляют собой сообщения на азбуке Морзе, то есть последовательность точек и тире. Каждый из этих символов обозначался с помощью тока различного знака. Точки и тире, следовательно, вызывали перемещение стрелки гальванометра влево и вправо (и наоборот) от положения равновесия, которое соответствовало отсутствию сигнала. Но так как интенсивность сигналов при получении была очень низкой, возникали сложности в определении: так сдвинулась стрелка или нет.

Томсон изменил конструкцию гальванометра (см. рисунок 2 на следующей странице). Он убрал стрелку и увеличил катушку, которая стала неподвижным элементом устройства. В центр катушки, внутрь воздушной камеры, он поместил небольшое искривленное зеркало, повешенное на тонкой шелковой нити, с крошечными магнитами, прикрепленными к его задней части. На зеркало он направил узкий луч света от лампы, который после отражения проецировал световую точку на шкалу, расположенную на расстоянии нескольких метров. Когда ток, принимаемый в кабеле, вызывал вращение катушки, магниты заставляли вращаться зеркало, и световая точка перемещалась в ту или иную сторону от нулевого деления шкалы. Воздух в камере, где было расположено зеркало, сжимался, в связи с чем колебания, которые могли возникнуть после каждого сигнала, максимально сокращались. Увеличенное отражение позволяло намного легче различить движения, даже когда они были очень незначительными. Зеркальный гальванометр также использовался для обнаружения дефектов в конструкции кабелей. Томсон придумал и другие средства для их применения на борту при прокладке кабеля, чтобы собственные движения корабля не вызывали нежелательных перемещений стрелки.

РИС. 2

Спор между Томсоном и Уайтхаусом было сложно разрешить, потому что один оппонент находился на европейском конце кабеля, а второй — на американском. Сначала Уайтхаус как главный электрик проекта настаивал на своем мнении, но Томсон был уверен: высокое напряжение способно повредить изоляцию кабеля. В результате интенсивность принятого сигнала снизится, и для решения этой проблемы потребуется еще больше увеличивать напряжение. В итоге так и вышло, и участники проекта начали использовать зеркальный гальванометр, однако кабель уже был поврежден. Через несколько дней он перестал работать, и на компанию обрушилась критика за то, что она наняла Уайтхауса, который на самом деле был врачом в отставке и электриком-самоучкой, то есть не имел необходимой квалификации.

КОД МОРЗЕ

Сэмюэл Финли Бриз Морзе родился в Бостоне (США) 27 апреля 1791 года и умер в Нью-Й1орке 2 апреля 1872 года. Он был изобретателем и художником.

Альфред Вейл и сам Морзе разработали зашифрованный язык для отправки сообщений по телеграфу. Итоговый код получил название кода Морзе, буквы и числа в нем были представлены последовательностью точек и тире, которые соответствовали звукам определенной длительности: уточки была минимальная длительность, а у тире - тройная длительность по сравнению с точкой. Между символами одной буквы (или числа) устанавливается нулевая длительность, равная длительности точки, между буквами одного слова интервал имеет длительность, равную трем точкам, а интервал между словами равен пяти точкам. Очевидно, что способы кодирования точек и тире могут быть другими, и, как уже было сказано, в случае с трансатлантическим кабелем точки и тире соответствовали токам с противоположным знаком. Со входом в употребление радиопередатчиков код Морзе потерял популярность и сегодня используется очень редко. Морзе пытался проложить телеграфные линии в своей стране, но только в 1844 году ему удалось получить разрешение конгресса на прокладку первой линии, которая соединила Балтимор и Вашингтон. Первое сообщение было отправлено 1 мая того же года.

Код Морзе, опубликованный в 1922 году.

Филд довольно долго не предпринимал новых попыток прокладки. В 1864 году он смог достать средства и создал новое предприятие — Telegraph Construction and Maintenance Company, - которое взяло на себя производство кабеля и его прокладку с помощью корабля Great Eastern. Несмотря на то что опыт других, более коротких прокладок, осуществленных в Средиземном и Красном морях, позволил внести значительные изменения в конструкцию кабеля, снова произошел обрыв - на этот раз после прохождения почти 2000 километров. Новая попытка состоялась 15 июля 1865 года.

Филд не отступал от своих намерений. Он создал Anglo-American Telegraph Соmраnу и 13 июля 1866 года предпринял новую попытку, опять с помощью Great Eastern. Его команда достигла канадского берега 27 числа того же месяца, а на следующий день выяснила, что кабель работает. Корабль снова вышел в море 9 августа, чтобы найти кабель, потерянный в прошлом году, и дополнить его недостающим куском. А 7 сентября небывалый проект был завершен. Новый кабель работал 6 лет, восстановленный - 12.

После неудачи 1858 года роль Томсона в проекте значительно выросла. Итоговый успех во многом был связан с применением его научного подхода к решению практической проблемы. Первый вопрос, стоявший перед ученым, заключался в необходимости установления строгого контроля над изготовлением кабеля. При двух первых попытках производство поручили двум разным фабрикам, не дав им детальных указаний. Фабрики изготовили фрагменты длиной две мили, и каждый производитель переплел медные жилы кабеля в противоположных направлениях, тем самым сильно затруднив соединение кусков.

Томсон также очень внимательно относился к чистоте используемой меди. Например, он проанализировал проводимость кабеля 1857 года и нашел значительное снижение качества в некоторых его частях. В июне 1857 года он представил Королевскому обществу статью под названием «06 электрической проводимости коммерческой меди», в которой приводил результаты сравнения многочисленных образцов. Так Томсон добился того, чтобы в контрактах на изготовление кабеля 1858 года уточнялись не только вес и размер жил, но и их химический состав, электрическая проводимость, а также оговаривалась необходимость фабричного контроля. В контракте на изготовление такой язык использовался впервые. Также ученый разработал необходимые устройства контроля и добился, чтобы был проверен практически каждый сантиметр кабеля, при этом участки, не удовлетворявшие заданию, отвергались. Томсон - снова впервые - заложил основы того, что сегодня называют контролем качества.