Майкл Фарадей
История свечи

Фиг. 5.

Воздух, притекая к свече, поднимается вследствие силы течения, производимого теплотою, и ударяется о поверхность воска или сала так, что края стаканчика охлаждаются более, чем середина. Последняя тает под влиянием пламени, которое сходит вниз вдоль по светильне до того самого места, где уже не может гореть; но внешняя часть стаканчика не тает. Если я произведу влево или вправо течение воздуха, в стаканчике моем образуется пролом, и растаявшее сало потечет вниз по свече, потому что жидкость эта удерживалась в горизонтальном положении силою тяготения, которой подчинена вся вселенная; но как скоро сам стаканчик утратил горизонтальное положение, то жидкость должна вылиться из него, как бы по желобу. Следовательно, стаканчик образуется правильным течением воздуха, который, действуя на все точки его поверхности, защищает от жара его внешние части. Горючее вещество, не обладающее свойством, позволяющим ему образовывать такой стаканчик, не годится на выделку свечей, кроме одного дерева, находимого в торфяниках Ирландии; оно похоже на губку, и вещество его может само собою поддерживать пламя. Теперь вы понимаете, отчего так дурно горят эти хорошенькие свечки, которые я вам показывал; они не представляют правильного цилиндра, так как поверхность их покрыта желобками, и потому не могут дать своему стаканчику того правильно округленного края, которому мы принуждены удивляться у обыкновенных свечей; надеюсь, вы поняли, что красота предмета состоит в совершенстве, т. е. в полезности его. Не тот предмет лучше, который более нравится взору, а тот, который всего совершеннее выполняет свое назначение: Эта хорошенькая свеча будет гореть дурно, потому что будет производить неправильное течение воздуха, которое, в свою очередь, даст неправильный стаканчик. Вы увидите, как действует восходящее течение воздуха, если будете рассматривать маленький ручеек, выступающий из стаканчика у текущий по свечке и делающий ее с одной стороны толще, чем с других. Свеча будет сгорать, а наплыв этот оставаться и образует столбик параллельный светильне. Так как он выдается над прочими частями горючего вещества, то воздуху легче окружать его; поэтому он лучше охлаждается и становится способным противиться тепловым лучам близкого источника теплоты. Самые крупные ошибки, делаемые в изготовлении свечей и в других отраслях человеческой деятельности, часто научают нас вещам, которых мы никогда ее узнали бы, если бы не было сделано ни малейшей ошибки.

Фиг. 6.

Мы учимся, чтобы сделаться философами, и надеюсь, что всякий раз, как что-нибудь удивит вас или покажется вам новым, вы не забудете спросить себя: «Какая причина этого? Отчего это так происходит?» И вы всегда найдете ответ, если будете добиваться его.

Теперь нам нужно объяснить относительно свечей еще одно обстоятельство. Каким образом жидкость выходит из стаканчика и поднимается к тому месту, где совершается горение? Вы знаете, что пламя, венчающее светильню восковой, стеариновой, спермацетовой или сальной свечи, не доходить до самого того вещества, которое его питает; оно остается на одном месте и не растапливает сразу всю свечу. Оно отделено от жидкости и не захватывает краев стаканчика. Трудно придумать лучшую последовательность фактов, чем это распределение, при котором различные части горящей свечи взаимно подчиняются и помогают друг другу. Свеча представляет нам одно из самых горючих веществ, которое, однако, сгорает понемногу и никогда все сразу не охватывается пламенем! Зрелище это должно казаться нам удивительным, особенно если принять в соображение могущество пламени и быстроту, с которою, при других условиях, оно уничтожило бы воск, питающий его в свечке. Мы знаем, как легко ему мгновенно изменить форму всякого горючего вещества, к которому мы слишком близко поднесем его.

Но каким образом пламя овладевает горючим материалом? Вопрос этот приводит нас к одному из любопытнейших физических явлений – к волосному притяжению.^[8] «Волосное притяжение!» скажете вы: «притяжение волос!» Да, но дело не в названии, – оставим его в стороне; оно было придумано в давние времена, когда не знали еще сущности этой силы. Вследствие волосного притяжения или волосности, вещество, поддерживающее пламя, притягивается к тому месту, где совершается горение; здесь оно располагается не как попало, а в самом центре действия. Я представлю вам примеры волосности, то есть того действия или притяжения, по которому два вещества, неспособные раствориться друг в друге, остаются в соединении. Когда вы моете руки, вы их намачиваете, потом намыливаете, чтобы привести воду в более тесное соприкосновение с телом, и потом замечаете, что кожа остается влажною. Это происходит от волосности. Мало того: если руки чисты – что редко, так как они очень легко пачкаются – то при погружении пальца в воду она будет подниматься по нем.

Фиг. 7.

На этой тарелке мы имеем пористое вещество – столбик соли; нальем в нее, к подножию столбика, не воды, как вы, быть может, подумаете, а жидкости, насыщенной солью и неспособной более поглощать ее; поэтому, явление, которое сейчас произойдет перед ваш, не будет зависеть от растворения соли. Если угодно, представим себе, что тарелка изображает свечку, соль – светильню, жидкость – растопленное сало. Чтобы вам легче было заметить действие жидкости, я окрасил ее. Я лью ее на тарелку, и вы видите, что мало-помалу она поднимается в соляном столбике.

Если бы эта синяя жидкость принадлежала к веществам, поддерживающим горение, и если бы в таком случае мы положили на вершину столбика светильню, жидкость, проникая в последнюю, горела бы. Это явления и связанные с ним обстоятельства весьма любопытны. Умывшись, вы вытираете руки полотенцем; вследствие такого же притяжения и такого же движения и сало смачивает светильню свечки. Иногда ребенок (а мне случалось видеть, что и взрослые, обыкновенно довольно внимательные в своих поступках, делают подчас то же самое) бросает полотенце так, что конец его попадает в рукомойник; в скором времени оно вытягивает из сосуда всю воду и разливает ее по полу; это оттого, что по положению своему оно на этот раз играло роль сифона.^[9] Чтобы лучше показать вам, как действуют друг на друга различные вещества, я покажу вам сосуд, сплетенный из металлической проволоки и наполненный водою. Действие этого сосуда можно сравнить с действием куска бумажной ткани или миткаля. Ведь делают же иногда светильни из металлической проволоки. Вы видите, что сосуд этот скважистый; если я сверху буду лить на него воду, она будет вытекать со дна. Но вы затруднитесь отвечать мне, если я спрошу вас: в каком состоянии находится сосуд, что содержит он и почему содержимое его остается в нем? Он наполнен водой. Но вы видите, что вода входит из него и выходит так, как будто он пуст. Чтобы доказать это, мне стоит только опорожнить его. Вот объяснение этой тайны: металлическая ткань, будучи намочена, остается мокрою; она так плотна, что жидкость притягивается от одной стороны в другую с такою силою, что не выходит из сосуда, не смотря на его скважность. Таким же образом частицы растопленного сала поднимаются в бумажной ткани и восходят наверх светильни; за ними следуют другие частицы, притягиваемые взаимным притяжением, и, одна за другой приближаясь к пламени, мало-помалу сгорают.

Вот другое приложение того же принципа: возьмем кусок тростника. На улицах я встречал многих школьников, которые, желая прослыть за взрослых, курили вместо сигары куски тростника. Но проницаемости и волосности этого растения, это очень легко. Поставив этот кусок тростника на тарелку, наполненную кэмфином (веществом, похожим на парафин), мы увидим, что жидкость будет подниматься в тростнике, как синяя влага поднималась у нас в столбике соли, до самого верху. Но стенки тростника покрыты оболочкой, не представляющей пор или скважин; поэтому, жидкость не может проникнуть сквозь их и будет подниматься внутри. Вот она поднялась на самый верх нашего куска тростника; теперь я зажгу ее и обращу тростниковую палочку в свечку. Жидкость поднялась вследствие волосности тростника, подобно тому, как поднимается в бумажной светильне свечки.

Отчего пламя не сбегает вдоль всей светильни свеча? Потому что, когда оно дойдет до известного места, растопленное сало гасит его: вот единственная причина этого явления. Вам известно, что свечу можно потушить, перевернув ее так, чтобы сало потекло по светильне на пламя. В этом случае пламя не успеет нагреть сало до того, чтобы оно могло гореть, как бывает в том случае, когда сало прибывает к нему небольшими частицами, уже подвергнутыми действию жара.

Теперь надо обратить внимание на другое обстоятельство, замечаемое в свече, а именно – на летучесть горючего вещества. Чтобы объяснить вам это, я повторю очень милый, хотя довольно избитый опыт. Ловко задув свечку, вы увидите, что от нее поднимается маленькое облачко пара. Вам, без сомнения часто случалось слышать запах, распространяемый задутой свечей, и знаете, что он очень неприятен; но если вы, как я сказал, сумеете задуть свечу ловко, то легко различите пар, который не что иное, как преобразованное плотное вещество свечи. Я потушу свечу так, чтобы не произвести расстройства в окружающем воздухе. Для этого стоит только дуть исподоволь. Ну вот! Теперь я поднесу к светильне на два или на три пальца расстояния зажженную спичку, и вы видите, что от нее протягивается полоса пламени, прорезывающая воздух; она достигает светильни и зажигает ее. Но мне надо торопиться, потому что если бы я дал пару время остыть, он обратился бы в жидкость или в твердое тело, или расстроилось бы течение его.

Фиг. 8.

Теперь обратимся к форме пламени. Очень важно получить ясное понятие о преобразовании, которому подвергается вещество свечи наверху светильни, где оно сияет удивительным блеском, свойственным только пламени. Золото и серебро также блестят; рубины и алмазы сверкают; но ничто не сравнится с блеском пламени. Какой бриллиант можно сравнить с пламенем? Ведь ночью бриллиант обязан своим блеском освещающему его пламени. Пламя сияет среди мрака; но огни алмаза погасают, если их не поддерживает посторонний свет. Только свеча сияет сама собою для себя самой и для тех, кто приготовил ее. Теперь займемся рассмотрением формы пламени в том виде, в каком оно является нам под ламповым стеклом.

Фиг. 9.

Здесь оно не колеблется, дает свет ровный и имеет правильную форму. Вид его изменяется вследствие атмосферических течений и смотря по толщине свечи. Теперь оно представляется нам в виде блестящего продолговатого конуса, который вверху ярче, чем внизу; посередине его проходит светильня, у основания которой некоторые черные части видны яснее, чем наверху. У меня есть рисунок, сделанный несколько лет тому назад ученым Гукером. Он изображает пламя лампы, но точно также может относиться и к пламени свечи. Стаканчик свечки представляет лампу или резервуар, растопленное сало заменяет масло, а светильня есть и у свечей, и у ламп. Над светильнею поднимается маленькое пламя; его окружает известное количество вещества, которое вам вероятно, неизвестно. Рисовальщик очень точно изобразил части окружающего воздуха, необходимые для образования пламени и всегда сопровождающие его. Действительно, образуется течение, поднимающее пламя; пламя, которое вы видите, поднято этим течением на большую высоту, как показано на рисунке. Вы можете удостовериться в этом, поставив зажженную свечу между лучами солнца и листом бумаги, так, чтобы получить отражение пламени на тени. Не странно ли, что предмет, до того светлый, что сам в состоянии дать тень всякого другого тела, может бросать свою собственную тень на лист бумаги или папки, так, что вы имеете возможность увидеть на его тени вокруг него нечто, не входящее в его состав, но поднимающееся рядом с ним и заставляющее его подниматься. Приведя вольтову батарею в соприкосновение с электрической лампой, я получу подобие солнца. Вот наше солнце в полном блеске. Поставив свечку между ним и ширмою, получим тень от пламени. Вы видите тень йот свечки, и от светильни; потом следует более темная часть, которую вы заметили на рисунке, и часть более ясная. Но странно, что та часть, которая на тени кажется самого темною, в действительности самая светлая; наконец, вы видите приток нагретого воздуха, приподнимающий пламя, доставляющий ему пищу и охлаждающий края стаканчика.

Фиг. 10.

Другой пример покажет нам, как подымается и опускается пламя, но не свечки, а какое-нибудь другое: вы должны уже уметь обобщать и сравнивать предметы. Я намерен дать притоку воздуха другое направление, так, чтобы он опускал, а не поднимал пламя. Это легко сделать при помощи маленького снаряда, который здесь вы видите. Пламя это, как я уже сказал вам, производится не свечкой, а алкоголем, и дает мало копоти; примесью другого вещества пламя окрасится,^[10] и тогда легче будет следить за ним; иначе оно было бы едва заметно. Я зажигаю спирт, и мы получаем пламя. Вы видите, что на вольном воздухе оно поднимается само собою вследствие притока воздуха, происходящего при горении; дуя на пламя, я заставляю его опускаться в эту маленькую трубу, потому что изменяю этим направление притока воздуха. В течение наших бесед я покажу вам лампочку, где пламя будет подниматься, а копоть опускаться, или наоборот. Вы видите, что найдено средство изменять направление притоков воздуха.

Фиг. 11.

Я должен объяснить вам еще несколько вопросов. Возьмем несколько родов пламени, большинство которых изменяют форму при различных притоках воздуха, идущих к ним с разных сторон. Но если мы пожелаем лучше изучить их, то можем до некоторой степени сделать их неподвижными. Мы можем сделать с них фотографические снимки и таким образом уловить в них постоянную форму. Но дело еще не кончено. Взяв пламя, достаточно развитое, мы не найдем в нем той однородности, тех однообразных очертаний, какими отличается пламя лампы или свечки. Оно дает себе волю и развивается с удивительною живучестью. Я возьму вместо свечи новое горючее вещество. Этот клубок бумаги заменит мне светильню. Если мы намочим его спиртом и зажжем, то пламя его будет резко отличаться от пламени свечи. Разница в самом деле очень большая: оно гораздо сильнее, живее, красивее и ярче пламени свечки. Взгляните на эти красивые огненные языки, которые отделяются от него. Общее расположение массы пламени одинаково здесь с пламенем, подымающимся снизу вверх; но здесь выдаются еще эти языки, которых нет в пламени свечки. Отчего эта разница? Я должен объяснить вам это, потому что, узнав это, вы легче поймете то, что я вам буду говорить далее. Я предполагаю, что некоторым из вас уже случалось производить опыт, который мы сейчас повторим. По крайней мере я не думаю, чтобы здесь не нашлось никого, знакомого с известной английской игрой, где рискуют обжечь себе пальцы из-за нескольких изюмин. Эта игра прекрасно объясняет теорию пламени. Вот блюдо; советую вам сильно нагревать его, когда вы вздумаете довить изюминки в зажженной водке. Следует также нагревать изюм и водку. Я не принял этой предосторожности, – но все равно, так как мы не будем длить, эту игру. Налив спирт на блюдо, мы получим стаканчик и горючее вещество, а изюминки будут играть роль светилен. Я бросаю их в блюдо, зажигаю жидкость, и вы видите, что поднимаются красивые огненные языки, о которых я вам говорил. Они образуются воздухом, проходящим по краям блюда. Каким образом? Потому что сила притока воздуха и неравномерное действие его не позволяют пламени образовать цельную струю. Воздух поднимается так неправильно, что возникают эти маленькие языки, которые при других условиях сливались бы и составляли цельное пламя. Блюдо наше представляет множество отдельных свечей. Не думайте, чтобы подобная форма могла принадлежать пламени, как вы можете предположить, судя по этим языкам. Пламени подобной Формы никогда не бывает. Основание пламени, каким оно выходит из клубка бумаги, никогда не имеет той формы, какую ему можно приписать на первый взгляд. Оно состоит из множества отдельных пламеней, следующих друг за другом так быстро, что нам представляется только общий вид их. Я исследовал пламя такого рода и представил на этом рисунке его различные части. Как я сказал, они возникают не вдруг; но, сменяя друг друга с неимоверной быстротой, кажутся нам одновременными.