к 155-летию со дня рождения Александра Степановича Попова

Меркулов В.Д.
А.С.Попов, Д.И.Менделеев в Московской области: первый сеанс радиосвязи

Отыщи всему начало, и ты многое поймешь
К.Прутков

 Начало начал

У Александра Степановича Попова (1859-1906) в детстве проявлению интереса к технике в значительной степени способствовало то обстоятельство, что в кругу знакомых семьи его родителей было много инженеров — выпускников Санкт-Петербургского Горного института. С интересом он посещал рудники и мастерские, сам пытался мастерить разнообразные механизмы. Как-то на ручье соорудил запруду и построил водяную мельницу, чем весьма изумил своих сверстников.

Однажды в доме своего приятеля — управителя рудниками Николая Осиповича Куксинского впервые А.С.Попов ознакомился с электрическим звонком. Новинка впечатлила будущего электротехника, и он не успокоился, пока с помощью покровителя и народного умельца Василия Степановича Словцова (мужа сестры отца) не сделал похожий звонок; гальваническую батарею смастерил из бутылок с отбитым горлышком. Это была его первая серьезная конструкторская работа.

Незадолго до того, на чердаке родительского дома среди подзабытого имущества А.С.Попов разыскал поломанные ходики. Он разобрал и почистил их, исправил, снова собрал, — и часы пошли. Затем он решил из стенных ходиков и самодельного электрического звонка смонтировать будильник, и не простой, а с регулировкой времени побудки.

Под часами-ходиками А.С.Попов вертикально укрепил металлическую линейку с несколькими отверстиями, в любое из которых можно было вставить токопроводящий штырь. Ходики установил так, чтобы чугунная гирька на конце их цепочки, например, в шесть утра достигала съемного контакта в верхнем отверстии линейки, а в семь утра — в следующем нижнем, и т.д… При соприкосновении отвеса с замыкателем электрический звонок соединялся с гальванической батареей через подводящие провода, линейку со штырем, гирьку и цепочку часов.

Звуковой оповещатель исправно работал. Но иногда механизм трезвонил, казалось бы, непроизвольно, да еще посреди ночи. А.С.Попов приметил, что безотчетные срабатывания смонтированной им на стене комбинации из ходиков и звонка случаются во время грозы и перед грозой. При этом приходящие от разрядов молний звоны будильника слышались всегда ранее, чем сообразные моменту удары грома. Никто из 'взрослого' окружения А.С.Попова не мог внятного объяснения дать рефлективному поведению будильника при активизации атмосферных разрядов.

Мальчику А.С.Попову было незнамо, что за произведенное им эмпирическое наблюдение ('открытие') наличия в природе невидимых сил, возбуждающих электрический звонок, т.е. невидимых электромагнитных колебаний (ЭМК), его бы 'зауважали' самые знаменитые физики из лучших европейских и американских университетов того времени.

Ближайшие родственники А.С.Попова и его сверстники оставили письменные свидетельства любительского конструирования А.С.Поповым оригинального электрического извещателя времени и молний, получения им звуковых 'телеграмм' с небес, инициированных искровыми разрядами.


Вид комнат в доме родителей А.С.Попова.
На переднем плане в правом верхнем углу видна часть “электрического будильника”,
сконструированного А.С.Поповым в детстве.

До этого в 1752 году заряды электрического тока с небес принимал американский (США) ученый и изобретатель Б.Франклин (Benjamin Franklin, 1706-1790). Для выяснения электрической природы молнии он на веревке запускал воздушные змеи в грозовые облака и обнаружил, что змей собирает электрические заряды.

Независимо от него в России великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765) открыл электрическую природу грозовых разрядов в 1753 году. Тогда же он впервые заявил о тождественности искусственного и атмосферного электричества, происхождение которого он связывал с потоками воздуха, нисходящими от грозовых туч и восходящими обратно.



Репродукция с иллюстрации М.В.Ломоносова из его доклада в Академии наук:
стрелки показывают конвекцию в воздушной оболочке Земли, приводящую к образованию атмосферного электричества.


В одном из своих опытов М.В.Ломоносов применял «громовую машину», состоящую из высоко поднятой на крыше дома «электрической стрелы» — проволоки, изолированно спущенной в лабораторию и соединенной там с конденсатором — подводящей электричество мерной линейкой, опущенной концом в стеклянный сосуд с медными опилками на дне. С подходом или во время грозы атмосферное электричество заряжало конденсатор, и при приближении к линейке металлического предмета или руки из нее выскакивали искры. 26 ноября 1753 года М.В.Ломоносов выступил в российской Императорской Академии наук с докладом «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих» (на русском языке). В современном понимании «электрическая стрела» М.В.Ломоносова вполне может считаться первой в мире антенной: она представляла собою изолированный высоко поднятый провод, издали улавливающий ЭМК атмосферных разрядов.


Репродукция с иллюстрации М.В.Ломоносова из его доклада в Академии наук: “Громовая машина” М.В.Ломоносова.


Позднее в ноябре 1780 года феномен невидимых ЭМК в итальянском городе Болонья впервые заприметили знаменитый профессор-физиолог Л.Гальвани (Luigi Galvani, 1737-1798) и его молодая жена Лючия Галеаци: вместе они организовали и выполнили множество наблюдений подергиваний лапок лягушек, происходивших в присутствии электрических разрядов сначала искусственного происхождения — электрофорной машины и лейденских банок, а потом естественного — грозовых атмосферных (лапки лягушек развешивали на металлические острия наружной ограды) [1]. О проделанной большой работе Л.Гальвани рассказал публично в 1791 году, выпустив «Трактат о силах электричества при мышечном движении». В следующем XIX веке (до опыта А.С.Попова) перенос быстрых электрических 'пертурбаций' на несколько сантиметров или метров от разряжающихся лейденских банок наблюдали лишь несколько человек в отдельных лабораториях стран Европы и США [2].

Передачу «с небес» искусственных и уже смысловых посланий впервые в мире А.С.Попов провел в июле 1899 года: тогда в Петербургском воздухоплавательном парке его помощник Петр Николаевич Рыбкин (1864-1948) с передатчиком вверх поднялся на воздушном шаре, оттуда телеграфировал А.С.Попову о погоде и условиях прохождении полета. 4 октября 1957 года продолжатели дела А.С.Попова впервые приняли сигналы искусственного происхождения («Бип-Бип») уже из космоса (доступные радиолюбителям на Земле).

В детстве А.С.Попову было также неведомо, что в его индикаторном обнаруживателе ЭМК приемной антенной служили металлические ходики с цепочками, а детектором — 'несовершенные' контакты кольцевых сочленений цепочек. Интересный феномен импульсивных фиксаций будильником грозовых разрядов смог А.С.Попов разгадать сам, но лишь спустя 25 лет, когда начал в кронштадтском Минном офицерском классе проводить исследования способности ЭМК высокой частоты (ВЧ) к переносу смысловых сообщений в приземном атмосферном пространстве.

Тогда же А.С.Попов попробовал применить цепочку-детектор в задуманном им прототипе получателя ЭМК. У прибора повысилась чувствительность, однако понизилась стабильность в откликах на привходящие внешние сигналы. В дальнейшем подвеску из металлических колечек  А.С.Попов использовал как наглядное пособие в лекционных объяснениях физики работы электромеханического детектора (когерера).

Приобретенное в детстве знание механики работы электрического звонка помогло А.С.Попову в конструировании электромеханического выпрямителя ЭМК для его первого и неординарного приемного устройства — разработке способа двойного применения его якоря: по основному назначению и для встряхивания (на обратном ходу) трубки-детектора из металлического порошка (когерера) после прохождения телеграфного сигнала.

Путевой дворец российской науки

В 1865 году великий русский ученый-химик Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) купил владение в северной стороне Московской губернии — дом в деревне Боблово, в 19 км на северо-восток от Клина. Позже в 1885 г. его племянник — известный профессор гигиены Михаил Яковлевич Капустин (1847-1920) приобрел дом в деревне Бабайки недалеко от Боблова. <<«Мой путевой дворец» — так называл дом в придорожных Бабайках Д.И.Менделеев, небольшую усадьбу М.Я.Капустина на полпути из Клина в Боблово>> [3].

В этот дом часто приезжал друг М.Я.Капустина великий русский ученый-инженер, изобретатель радио Александр Степанович Попов (1859-1906). Как правило, А.С.Попов приезжал в компании с будущим профессором физики Федором Яковлевичем Капустиным (1856-1936) — родным братом М.Я.Капустина. С 1883 года Ф.Я.Капустин был коллегой А.С.Попова по Минному офицерскому классу в Кронштадте, где он преподавал курс механической теории тепла. Они стали друзьями, а потом и родственниками. Ф.Я.Капустин женился на сестре А.С.Попова — выпускнице Санкт-Петербургской Академии художеств Августине Степановне Поповой (1863-1941).

Явление святого образа в храме Параскевы Пятницы

В 1887 году Ф.Я.Капустин совместно с А.С.Поповым участвовали в Красноярской экспедиции по наблюдению солнечного затмения, организованной Русским физико-химическим обществом (РФХО).

На фотографии представлены участники экспедиции запечатлевшиеся перед отъездом в Красноярск (фото с сайта www.krasplace.ru).

Фотометрическая труба, примененная А.С.Поповым для наблюдения и фотографирования Солнечной короны (1887), была поставлена в помещении, примыкавшем к каменной часовне Параскевы Пятницы.
В июле 1976 года на часовне установили мемориальную доску в честь пребывания А.С.Попова в Красноярске в 1887 года.

С учетом значимости православного храма и научной работы, выполненной А.С.Поповым в святилище, с 1997 года в России запустили в обращение десятирублевую банкноту с изображением часовни Параскевы Пятницы.



Любопытно, что одновременно с А.С.Поповым в 1887 года в Московской области под Клином вблизи Боблова Д.И.Менделеев тоже исследовал солнечные затмение и корону, поднявшись высоко на воздушном шаре.

Многие свои лабораторные работы, замыслы и разработки А.С.Попов обсуждал с Ф.Я.Капустиным. 25 апреля 1895 года на историческом заседании Физического отделения РФХО, где А.С.Попов выступил с докладом «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям в атмосферном электричестве», Ф.Я.Капустин присутствовал и выступил с замечаниями.

Собственноручно выполненный А.С.Поповым эскиз разработанного первого приемника для беспроводного телеграфирования.В письме к Ф.Я.Капустину: «при устройстве нового прибора можно воспользоваться некоторыми деталями, введенными собственно в телеграфные приборы. Молоточек звонка ударяет по каучуковой палочке К, на которой и укреплена непосредственно чувствительная трубка АВ, с помощью разрезанной резиновой трубочки. Сама палочка крепится на пружинке М и, кроме того, за шнурок N резиновая трубка привязывается ещё сверху к точке Q. Таким образом, трубка легко подвижна, но почти не имеет колебаний после удара молоточка. Звонок лучше взять в закрытом металлическом ящике, в продаже есть теперь такие, под названием 'Виктория'.

Перо может быть соединено последовательно и параллельно со звонком, безразлично. Цилиндр лучше 12-часовой. Для уменьшения влияния искры и вообще колебаний, вызванных самоиндукцией, очень полезно параллельно электромагнитам ввести свинцово-алюминиевую пару в растворе квасцов; при таком направлении тока, когда алюминий окисляется, пара совершенно не пропускает токов и не мешает действию электромагнита, а для экстратока пара представляет свободный путь; таким образом, исчезновение тока происходят столь же плавно, как и нарастание. Присоединить пару лучше непосредственно к концам обмоток электромагнита. Поверхность алюминия должна быть очищена. В чувствительной трубке хорошо употреблять вместо опилок мелкий стальной бисер — белый, а не воронённый, лучше всего № от 3 до 6 по их торговому названию. Но во всяком случае и всякие крупные опилки годятся. Это кажется все, что нужно» [2].А.С.Попов и П.Н.Рыбкин (справа). 1895 год.

В следующую экспедицию по наблюдению солнечного затмения восьмого августа 1896 года в устье Енисея Ф.Я.Капустин взял с собою изобретенный А.С.Поповым приемник, который в публикации январского номера журнала РФХО за 1896 г. им назван как „Прибор для наблюдения и регистрирования электрических колебаний“ (далее Прибор).

С этим Прибором Ф.Я.Капустин за полярным кругом впервые в мире провел „исследования перемен в атмосферном электричестве, вызванных излучением Солнца во время затмения, когда оно закрыто Луной от Земли“ [4]. Кроме научной важности, использование в экспедиции Прибора имело и практическое значение, указав на разнообразие применения изобретения А.С.Попова.

Отчет о полученных результатах был доложен на ученом совете Императорского Томского университета 17 января 1897 года и опубликован в „Известиях Томского университета“.

Примененный Ф.Я.Капустиным в экспедиции Прибор А.С.Попова ныне хранится в музее истории физики Томского государственного университета.

полностью читать статью здесь