И, быть может (это только предположение), заметив ошибку Мерчинского, Жуковский задумался о новой теме исследования, которое надо бы провести, чтобы уточнить этот вопрос: «О реакции втекающей и вытекающей струи».
Диссертация защищена. Жуковскому показалось, что у него совсем нет дел. Так всегда бывает после завершения большой, напряженной работы, а пустоты в своем бюджете времени Николай Егорович не терпел. Тут-то он решил заняться исследованием реакции втекающей и вытекающей струи жидкости, вопросом, в котором наделал много промахов незадачливый изобретатель Мерчинский.
Сообщение об итогах своей работы Жуковский сделал 22 ноября 1882 года на заседании Отделения физических наук Общества любителей естествознания. И эта блестящая работа заслуживает того, чтобы рассказать о ней подробней. Не случайно около трехсот членов общества и лиц, интересующихся механикой, в том числе А. Г. Столетов, Г. Е. Щуровский, Ф. А. Бредихин, Я- И. Вейнберг и другие собрались послушать это сообщение.
— Милостивые государи! — начал свое сообщение Жуковский. — Я хочу обратить ваше благосклонное внимание на разъяснение одного из гидравлических явлений, называемого реакцией. Вы знаете, что всякий раз, когда жидкость вытекает из сосуда через боковое отверстие, возникает сила, отбрасывающая сосуд в сторону, обратную движению вытекающей жидкости. Эта сила называется силой реакции. Она была известна еще в глубокой древности.
И Жуковский переносит своих слушателей в эту глубокую древность, в III век до нашей эры.
Отличная гавань североафриканского города Александрии — излюбленное место отдыха древних моряков. На улицах города всегда людно, всегда звучит разноязычный говор. Много необычного в этом дивном городе, гавань которого украшает одно из чудес света — Фаросский маяк, но, пожалуй, самое ценное из его сокровищ — Музей, своеобразная Академия наук, содружество ученых при храме муз. Здесь завершил свое образование великий Архимед, к этому сообществу мужей науки принадлежал и славный Герон, создатель первого в мире реактивного прибора эолипила.
На трех ножках располагался шарообразный котел с водой. Две трубчатые стойки поддерживали шар, от которого в разные стороны отходили две трубочки. Конструкция была недвижимой, но стоило разжечь под котлом небольшой костер, чтобы через несколько минут она ожила. Вырываясь из «Г-образных трубочек, пар создавал силу реакции, вращавшую шар. Эолипил действовал.
Как опытный лоцман, вел Жуковский своих слушателей через многовековые дебри гидродинамики. Вспомнить предшественников — святой долг любого исследователя, и Николай Егорович исполняет этот долг с присущей ему трогательной внимательностью. За Героном докладчик оживляет образ Бернулли. Одетый в пышный напудренный парик Бернулли исписывал формулами бумажные листы, а его коллега, профессор Гейдельбергского университета венгр Сегнер построил то самое колесо, изображение которого и поныне украшает страницы учебников физики.
— Д’Аламбер, — продолжает свое сообщение Жуковский, — установил принцип [6], по которому задача о движении может быть трактуема как задача о равновесии. Для этого стоит только к силам, действующим на рассматриваемое тело, прибавить силы, равные потерянному количеству движения. Пользуясь этой точкою зрения, я вывел формулы реакции втекающей и вытекающей жидкости.
Мы не будем утруждать читателя знакомством с формулами, выведенными Жуковским. Но, оставив математику на долю ученых, нельзя не сказать хотя бы несколько слов о тех опытах, которые продемонстрировал профессор. Ведь формулы были для него лишь математическим выражением явления.
В прозрачный сосуд с водой опускаются два шара. Из одного откачан воздух. И когда в отверстие его стенки хлынула вода, шар остался недвижим, продемонстрировав тем самым отсутствие реакции у втекающей струи. Второй шар заполнен водой и сжатым воздухом. Через отверстие в его стенке сжатый воздух энергично выбрасывает воду, заставляя тем самым всю конструкцию отклоняться в сторону, обратную вытеканию.
«Было сделано сегнерово колесо, — читаем мы в протоколе заседания, — таким образом, что вода могла или вытекать из него или втекать с одинаковой скоростью. В первом случае замечалось быстрое вращение колеса, во втором — колесо оставалось неподвижным».
Но не для того, чтобы удивить своих коллег, продемонстрировал Жуковский четкие, в полном смысле слова отточенные эксперименты. Недаром еще с юности стремился Николай Егорович к инженерной деятельности. Математические формулы и блестяще поставленные физические опыты были призваны служить одной цели — практике. Ей-.то и посвятил Николай Егорович заключительную часть своего выступления.
— Чтобы придать в ваших глазах более интереса объясняемому явлению, я скажу в заключение моей беседы несколько слов об одном практическом применении силы реакции.
Еще Даниил Бернулли предлагал воспользоваться этой силой для мореплавания… В 1849 году удалось построить маленький реактивный кораблик. Приводимый в действие трехсильной машиной, он плавал со скоростью восьми узлов[7] по Темзе, близ Лондона, поражая моряков спокойным ходом и поворотливостью. Воодушевленные первой попыткой, англичане построили тридцатисильное реактивное судно, но… неудачно. Успехи и неудачи не раз сменяли друг друга. Однако я не думаю, чтобы вопрос о неудовлетворительности реактивных судов следует считать окончательно решенными. Ведь, рассматривая его с теоретической точки зрения, можно доказать, что коэффициент полезного действия реактивных судов может быть доведен до значения теоретического коэффициента истечения жидкости, что составляет более шестидесяти процентов.
Нет нужды доказывать современному читателю, насколько прав оказался в этом вопросе Жуковский. Жизнь полностью подтвердила взгляды профессора, дополненные и развитые его учениками и последователями.
Исследованная несколькими поколениями аэро- и гидродинамиков реакция вытекающей струи творит в наши дни подлинные чудеса: она движет быстроходные водометные катера, поднимает в воздух многотонные пассажирские самолеты; она готова, если это понадобится, привести в действие те грозные ракеты, которыми любуется наш народ на военных парадах. И величайшее событие нашей жизни — запуск первых искусственных спутников Земли и искусственной планеты — был бы невозможен без могучей силы реакции газовой струи, вылетевшей из сопла ракеты с неслыханной дотоле космической скоростью.
Но, разумеется, обо всем этом Жуковский не мог даже мечтать в тот ноябрьский вечер 1882 года, когда под шумные аплодисменты он складывал листочки своего доклада и спускался с кафедры, скромно отвечая на поздравления.
