Майкл Фарадей. Его жизнь и научная деятельность - Яков Абрамов

Это открытие дало толчок целому ряду исследований Фарадея в данной области. Он так обстоятельно обследовал открытое им явление, что после него в этом отношении не сделано почти ничего нового. От магнитов исследователь перешел к электрическим токам и при этом убедился, что и они вызывают изменение направления луча поляризованного света. Фарадей разъяснил, что при употреблении магнитов луч не сразу переходит от состояния темноты к maximum'y ясности, тогда как при употреблении электрических токов он мгновенно достигает своего maximum'a. Попутно с этим великий физик отметил и множество других особенностей данного явления. Затем он остановился на том факте, что некоторые вещества, такие, как терпентинное масло, кварц и другие, обладают способностью поворачивать поляризованный луч без содействия магнетизма, и выяснил существенную разницу между этим, так сказать, натуральным вращением и магнитным. Кто интересуется этими в высшей степени интересными, хотя и слишком специальными открытиями Фарадея, пусть обратится к подробным курсам физики. В том же 1845 году, когда были опубликованы результаты многолетних опытов Фарадея над “намагничиванием света”, он выпустил новый мемуар, посвященный еще более важному предмету – “магнитному состоянию всякого вещества”. Производя всевозможные опыты над действием магнита на различные вещества, Фарадей долго не мог открыть ничего нового, кроме общеизвестного факта, что магнитом одни вещества притягивались, а на другие он вроде бы не оказывал никакого действия. Но вот однажды Фарадей повесил перед полюсом сильного электромагнита кусок своего тяжелого стекла и был поражен, увидев, что магнит отталкивает стекло. Он немедленно обратился к литературе и нашел там факт, открытый раньше его и дотоле остававшийся без внимания со стороны людей науки, – что висмут отталкивается магнитом. Фарадей принялся за исследование этого явления. Он вешал полоску своего стекла или висмута между полюсами электромагнита – полоска удалялась при возбуждении магнита и принимала “экваториальное” положение, то есть перпендикулярное к линии, соединяющей полюсы магнита. Наоборот, тела, притягиваемые магнитом, будучи помещены между полюсами магнита, принимают осевое положение, то есть параллельное линии, соединяющей полюсы. Фарадей повторил эти опыты над множеством самых разнообразных веществ и убедился, что нет вещества, на которое магнит не оказывал бы действия, будет ли это твердое, жидкое или газообразное тело, минеральное, животное или органическое, соль, щелочь или кислота, и так далее. При этом одни вещества располагаются всегда по “экваториальной” линии при помещении их между полюсами магнита, а другие – по “осевой”; первые, как бы отталкиваемые магнитом, Фарадей назвал “диамагнитными”, а для вторых, притягиваемых магнитом, сохранил название “магнитных”.

Во время этих опытов Фарадей сделал новое великое открытие, позднее сделанное самостоятельно также Тиндалем. Речь идет о “магнитном трении”. Кусок металла вешался на нити между полюсами электромагнита и приводился в состояние качания; пока не возбуждался ток и, стало быть, пока в железном стержне не было магнетизма, металл на нити свободно качался; но лишь только возбуждался ток и железный стержень превращался в магнит, качание прекращалось и металл, подвешенный на нити, делался неподвижным. Если ввести кусок металла между полюсами сильного электромагнита и вращать его, то получается впечатление препятствия, встречаемого движениями металла, словно металл погружен в вязкую жидкость или трется о вещество, похожее на масло или сыр. Трение это настолько сильное, что от него металл нагревается. Если металл повесить между полюсами электромагнита на закрученной нити и затем пустить ток, то начавший кружиться на раскручивающейся нити металл замедляет свое вращательное движение и настолько сильно нагревается, что если даже это будет медь, она может расплавиться, а свинец расплавляется весьма быстро.

Это открытие снова дает толчок мыслям и работам Фарадея – и он производит целый ряд специальных исследований над “магнитными растворами” (то есть растворами веществ различной магнитной силы) и погруженными в них телами. Мы не будем излагать здесь этих исследований ввиду их слишком специального интереса; скажем только, что в конечном результате они привели Фарадея к выводу, что явления магнитного притяжения и отталкивания подчиняются общим законам механики.

Затем начинаются исследования Фарадея над магнетизмом кристаллов. Поводом к этим исследованиям послужили его наблюдения над особенностями кристаллов висмута. Висмут, как мы уже упоминали, отталкивается магнитом и, помещенный между полюсами, принимает экваториальное положение. Но последнее бывает всегда только с кусками висмута, не имеющими определенной формы. Что же касается кусков висмута, имеющих форму геометрических тел, и притом удлиненных, то они иногда не принимали экваториального положения, а упорно стояли под острым углом или даже принимали осевое положение, подобно магнитным телам. Заинтересованный этими аномалиями, Фарадей принялся усиленно изучать их и пришел к открытию “новой силы или нового вида силы в частицах материи”; силу эту он назвал “магнитокристаллическою”. Закон ее действия Фарадей определяет следующими словами: “Ось магнитокристаллической силы стремится занять положение, параллельное или касательное к магнитной кривой или к линии магнитной силы, проходящей через место, занимаемое кристаллом”. Исследования Фарадея показали, что эта магнитокристаллическая сила не имеет ничего общего с отталкивающими и притягивающими действиями магнита. Остроумно скомбинированные опыты выяснили, что при соблюдении известных условий магнитокристаллическая сила может удалять от полюсов центр тяжести сильно магнитного тела и приближать к нему центр тяжести диамагнитного тела. Действие магнитокристаллической силы находится в тесной зависимости от строения кристалла и, очевидно, обуславливается расположением его частиц. Действие это не только пассивное, но и активное, и если магнит заставляет кристалл принимать направление, параллельное или касательное к линии, соединяющей полюсы магнита, то и, наоборот, кристалл побуждает магнитную стрелку, свободно висящую, принимать положение, параллельное ему. Вообще, исследования Фарадея в упомянутой области были таковы, что после него здесь, в сущности, нечего было делать, и за 40 с лишним лет, прошедших со времени этих исследований, к ним наука почти ничего не прибавила.

Работы над магнетизмом кристаллов заняли вторую половину 40-х годов. Затем Фарадей обратился к только что открытым тогда Банкаляри магнитным явлениям пламени. Он повторил производившиеся над этими явлениями опыты и обследовал их со значительно большею полнотою, нежели то было сделано Банкаляри. Опыты эти привели его сначала к исследованию магнитных свойств горячего воздуха, затем – других газов и, наконец, атмосферы. Экспериментальная часть была необычайно деликатна и крайне трудноисполнима. Большинство газов невидимо – и, тем не менее, Фарадею нужно было следить за ними. Он ловил газы в трубки, удалял их из магнитного поля и исследовал, погружая один в другой. Таким путем Фарадей определил, что кислород, погруженный в другие газы, сильно притягивается магнитом, тогда как азот отталкивается им. Некоторые из этих явлений были чрезвычайно красивы. Особенный эффект получался, когда действию магнита подвергалась смесь паров хлористого аммония с кислородом: первое вещество, отталкиваемое магнитом, собиралось в чрезвычайно оригинальное облако. Особенную услугу Фарадею оказали мыльные пузыри, которые он наполнял разными газами и помещал между полюсами магнита. Чрезвычайно оригинальное зрелище представляли эти пузыри, наполненные диамагнитными парами, когда они, будучи внесены в магнитное поле, тотчас же выталкивались из него силою магнита; наоборот, пузыри, наполненные магнитными газами, быстро притягивались магнитом.