Приключения на суше и в море
Очень интересной задачей была прокладка компанией «Ньюалл и Ко» кабельной линии от Суэца через Красное море и Индийский океан до Карачи. На долю нашей компании выпали проверка кабеля во время прокладки, а также поставка и установка оборудования. К тому времени самая протяженная морская линия, Сардиния – Корфу, имела протяженность около 700 морских миль[125], и опыт по ее прокладке был явно недостаточным для того, чтобы браться за линию длиной 3500 морских миль. Между тем именно такой должна была быть протяженность нового телеграфного маршрута. Поэтому ее решено было разбить на несколько работающих на переменных токах линий длиной примерно 700 миль, устроив между Суэцем и Карачи четыре-пять промежуточных ретрансляционных станций. Станции эти должны были быть полностью автоматизированными, дабы не терять времени на трудоемкую и длительную работу по ручной приемо-передаче. Сооружение таких станций при длинных подводных линиях было связано с особого рода трудностями. В том случае, когда не хотели использовать, как на Корфу, вторичные индуцированные токи, остаточный электрический заряд создавал в кабеле существенные помехи. Но на такой протяженной линии использование таких токов привело бы к значительному ее усложнению и, как следствие, к повышению стоимости и понижению надежности.
Для того чтобы справиться с этой проблемой, я сконструировал новую систему телеграфных аппаратов, получившую позже название «Система Красного моря». В ней я заменил индуктивные переменные токи на батарейные с изменяемым направлением движения. Теперь после каждого слова следовало прерывание второй, размагничивающей батареи и разрядка кабеля, после чего он опять подключался к реле. Этому служили несложные приспособления, устройство которых я весьма подробно описал в статье «Приборы для работы на протяженных подводных линиях», опубликованной в 1859 году в немецко-австрийском «Телеграфном журнале». На первом этапе, между Суэцем и Аденом, заложенном весной 1859 года, именно такие приемо-передающие станции были построены в Кусейре[126] и Суакине[127]. Работали они вполне хорошо, обеспечивая при использовании разрядного контакта и ключа Морзе скорость передачи, сопоставимую с сухопутными линиями. Без них на расстоянии в 1400 миль можно было наладить только медленную связь.
Однако, когда я был в Адене, мне удалось наладить прямую связь по телеграфной линии так, что необходимость в промежуточных станциях пропала. При изучении электрических свойств подземных линий мне стало ясно, что существует способ полностью устранить токи, мешающие телеграфному сообщению. С этой целью достаточно было ввести в кабель со стороны отправляющей станции некоторое, соответствующее его емкости, количество положительного и отрицательного электричества, а на приемной станции дать выход лишь для его части. Первоначально я думал достичь этой цели, применив поляризационную батарею, состоящую из такого большого числа элементов с крайне малой поверхностью электродов, одного заряда которой как раз хватало бы для замыкания якоря реле. У меня была такая батарея, состоявшая из 150 элементов, но эксперименты убедили меня в том, что полезное поляризационное действие полностью уничтожается ее вредным сопротивлением. Тогда мне на помощь пришел счастливый случай. При прокладке кабеля в Адене остался кусок длиной около 150 морских миль, который планировалось использовать в дальнейшем. Он представлял собой электрический конденсатор, который был лишен вредного сопротивления поляризационной батареи и при этом мог дать ожидавшийся мной от нее положительный эффект. После того как этот кабель был уложен, я заизолировал его удаленный конец и подключил к линии как заземление. Результат оказался выше всяческих похвал. Отныне можно было не только получать знаки Морзе без каких-либо затруднений прямо из Суэца, но и, даже к моему удивлению, передавать их туда без всякого ущерба для скорости.
Это был первый случай использования конденсатора в подводной телеграфной кабелеукладке, без чего сегодня немыслимы сверхдальние трансатлантические линии, по которым людям по разные стороны океана удается общаться так быстро, как это позволяют великолепные зеркальные гальванометры[128] Томсона[129]. Только вместо изолированного кабеля сейчас перешли к использованию бумажно-слюдяных конденсаторов, которых в то время еще просто не было.
Что касается меня лично, то я при прокладке использовал особый, исключающий все неопределенности и недоразумения, метод систематического контроля электрических свойств кабеля. На входе кабеля я устанавливал специальный часовой механизм, который через определенные промежутки времени сначала отключал кабель вовсе, потом автоматически переключал провода на землю, а еще спустя некоторое время вновь подключал его к телеграфному аппарату. Этим методом можно было производить измерения с корабля без помощи работников сухопутной станции, которые также постоянно телеграфировали на корабль результаты собственных измерений. Таким образом, находясь на корабле и подставляя результаты в мои формулы, всегда можно было с достаточной степенью точности определить место дефекта. Особенно полезной эта технология оказалась в условиях жаркого климата и высоких температур Красного моря, когда нагретая гуттаперчевая оболочка размягчалась и образовывала многочисленные трещины. Несмотря на столь тщательный контроль, по прибытии в Аден оказалось, что в кабеле есть повреждение. К счастью, оно оказалось весьма существенным, что облегчало его поиск. Из-за него сообщение с последней станцией, в Суакине, было невозможным. Произведя в Адене необходимые измерения, удалось вычислить, что место повреждения находится рядом, в Баб-эль-Мандебском проливе[130]. Хотя сам господин Ньюалл и его инженеры не особенно доверяли моим колдовским расчетам, они извлекли кабель недалеко от того места, какое я указал, рассекли его и с удовольствием человека, обнаружившего чужую ошибку, нашли абсолютно исправным. Наконец повреждение было найдено почти точно в том месте, какое было указано, и его быстро ликвидировали, просто заменив кусок кабеля.
Благодаря этому случаю мое «научное шарлатанство» приобрело уважение в телеграфном сообществе. Такой точности мне удалось добиться еще и потому, что при прокладке этой линии я замерял не столько ток, сколько сопротивление. И это в то время, когда еще не существовало даже общепризнанной единицы сопротивления. Профессор Якоби, используя чисто эмпирические методы, пытался установить его меру. Разослав многочисленным ученым одинаковые куски медного провода, он предложил взять его сопротивление за единицу. Но вскоре выяснилось, что это сопротивление не отличалось постоянством и почти полная копия эталона часто сопротивлялась электричеству совсем иначе. Наша компания изначально принимала за единицу сопротивление медного провода диаметром 1 миллиметр и длиной в одну немецкую милю[131] и работала с ней. Однако оказалось, что даже максимально очищенная медь существенно различается по величине удельного сопротивления и вообще меняет его со временем. Принять тогда за абсолютную единицу Вебера[132] было невозможно, так как еще не полностью был решен вопрос об измерении самого электричества, а разные представления о его природе предполагали различные методы. В этих обстоятельствах я решил использовать как основу чистую ртуть и предложил принять за эталон сопротивление заполненной ею призмы с площадью поперечного сечения 1 квадратный миллиметр и длиной в 1 метр при температуре замерзания воды. Я еще вернусь к этой единице в описании моей работы, а пока только замечу, что изготовленная нашей компанией шкала сопротивления с ртутной единицей оказалась очень полезной при прокладке линии от Суэца до Адена и позволила настолько точно установить место ее повреждения.
Кроме прочего строительство этой линии связано для меня с богатыми личными впечатлениями. В самом начале апреля, на следующий день после нашего прибытия в Триест[133], мне посчастливилось наблюдать в вечернем небе удивительное зодиакальное свечение. Ученые спорили тогда и спорят до сих пор о природе этого явления. Я думаю, правы те, кто считает зодиакальный свет результатом того, что нагретый в экваториальном поясе насыщенный водяной пар, поднимаясь вверх, образует над этим поясом большое, освещаемое зашедшим уже солнцем кольцо, которое к тому же еще больше расширяется под действием центробежной силы. Явление это по виду совершенно совпадало с тем, как его описывали в учебниках физики, и продолжалось около часа.
