Никола Тесла - Статьи
«Electrical Review», 15 марта 1899 г.
27
Беспроводная передача электрической энергии
К концу 1898 года планомерные исследования, проводившиеся в течение ряда лет с целью разработки способа передачи электрической энергии в естественной среде, привели меня к осознанию необходимости решения трех важных задач: во-первых, создать передатчик большой мощности; во-вторых, разработать метод индивидуализации характеристик энергии и выделения энергии; и в-третьих, выяснить закономерности распространения токов в земле и в атмосфере. Разные причины, не последней из которых была помощь, предложенная моим другом Леонардом Куртисом и электрической компанией «Колорадо-Спрингс», склонили меня к выбору для экспериментальных исследований обширного плато на высоте двух тысяч метров над уровнем моря по соседству с восхитительным курортом, куда я добрался в конце мая 1899 года. Не прошло и нескольких дней моего пребывания там, как я поздравил себя с удачным выбором и приступил к работе, к которой давно готовился, с чувством благодарности, полный вдохновляющих надежд. Идеальная чистота воздуха, бесподобная красота неба, впечатляющий вид высокого горного хребта, безмолвие и покой этого места — всё способствовало созданию идеальных условий для научных исследований. Ко всему этому нужно добавить бодрящее действие прекрасного климата и необыкновенную обостренность восприятий. В таких местах органы чувств испытывают ощутимые физические изменения: глаза обретают исключительную зоркость, слух очищается и становится более восприимчивым к звукам. Здесь можно явственно различать объекты на таких расстояниях, что предпочитаю, чтобы их засвидетельствовал кто-нибудь другой; я слышал — и за это готов ручаться — раскаты грома с расстояния в семьсот или восемьсот километров. Причем мне удавалось воспринимать их с опережением по времени (если бы ожидание прихода звука не было еще столь утомительным), которое с точностью определял электрический контрольный прибор, и оно составляло почти целый час.
Экспериментальная лаборатория в Колорадо-Спрингс
В середине июня, пока шли приготовления к новой работе, я установил один из принимающих трансформаторов с целью определения новым экспериментальным методом электрического потенциала земного шара и изучение его циклических и казуальных колебаний. Эти опыты являлись частью тщательно и заблаговременно разработанного плана. Во вторичную обмотку был подключен высокочувствительный саморегулирующийся прибор для управления самописцем, в то время как первичный контур был соединен с землей и с надземным терминалом, положение которого можно было регулировать. Колебания потенциала вызывали электрические импульсы в первичной обмотке, которые генерировали вторичные токи, а те, в свою очередь, воздействовали пропорционально их интенсивности на чувствительный прибор и записывающее устройство. Земля, как выяснилось, буквально наполнена электрическими вибрациями, и вскоре эти интересные исследования поглотили всё мое внимание. Более благоприятных возможностей для таких исследований, какие я намеревался провести, невозможно было найти ни в каком ином месте. Земля Колорадо известна демонстрациями природных сил электричества. В ее сухой и разреженной атмосфере солнечные лучи обладают жестким поражающим воздействием. Я нагнетал пар в цилиндр, наполненный концентрированным соляным раствором, доводя давление до опасной черты, и станиолевая обшивка нескольких надземных терминалов сморщивалась в жарком огне. У экспериментального высоковольтного трансформатора, неосторожно оставленного под лучами заходящего солнца, расплавилась большая часть изоляционного покрытия, и он стал непригодным. Из-за сухости и разреженности воздуха вода превращается в пар, как в паровом котле, и в изобилии образуется статическое электричество. Разряды молнии, соответственно, происходят очень часто, и иногда они невероятно сильны. Однажды за два часа случилось приблизительно двенадцать тысяч разрядов, и все они были в радиусе определенно менее пятидесяти километров от лаборатории. Многие молнии напоминали исполинские огненные деревья, стволы которых направлялись вверх или вниз. Я никогда не видел огненных шаров и в качестве вознаграждения за этот пробел позднее преуспел в разгадке способа их образования и их искусственном воспроизведении.
Во второй половине того же месяца я несколько раз замечал, что разряды, происходившие на больших расстояниях, воздействовали на мои приборы сильнее, чем те, что были поблизости. Это меня сильно озадачило. В чем причина? Ряд наблюдений подтвердил, что такое не может происходить из-за разницы в интенсивности отдельных разрядов, и я без труда убедился, что это явление не было результатом разного соотношения между периодами моего принимающего контура и периодами земных возмущений. Однажды вечером, когда я с ассистентом шел домой, размышляя об этих явлениях, меня вдруг осенила мысль. Много лет тому назад, когда я писал главу своей лекции для выступления перед Институтом Франклина и Национальной ассоциацией электрического освещения, она уже приходила мне в голову, но тогда я отверг ее как абсурдную и неосуществимую. И теперь я ее вновь отбросил. Тем не менее моя интуиция была разбужена, и чутье подсказывало: я близок к большому открытию.
Это было третье июля — я никогда не забуду этот день, — когда я получил первое бесспорное экспериментальное доказательство истины потрясающего значения для прогресса человечества. В тот день на западе скопилась плотная масса мощно заряженных туч, и к вечеру разразилась неистовая гроза, которая, растратив большую часть своей ярости в горах, с огромной скоростью проносилась над равниной. Мощные и продолжительные разряды рождались почти с регулярными интервалами. Теперь моим исследованиям в немалой степени способствовало их оснащение, и благодаря приобретенному опыту они стали более точными. Я мог быстро управлять своими приборами и был хорошо подготовлен. Самописец был хорошо отрегулирован, и по мере удаления грозы его показания становились всё слабее и слабее, пока совсем не прекратились. Я продолжал наблюдать в напряженном ожидании. В самом деле, вскоре его показания возобновились, стали всё более усиливаться и после прохождения максимума постепенно уменьшились и опять прекратились. Это повторялось много раз через регулярные промежутки времени, пока гроза, двигавшаяся, как показывают несложные расчеты, с почти постоянной скоростью, не отдалилась на расстояние около трехсот километров. Но и тогда эти необычные действия не прекратились, а продолжали проявляться с неослабевающей силой. Позднее сходные результаты наблюдений получил и мой ассистент г-н Фриц Лоуэнстайн, а вскоре представилось еще несколько великолепных возможностей, которые убедительно и очевидно выявили истинную природу удивительного явления. Не оставалось никаких сомнений: я наблюдал стоячие волны.
Центральная электростанция и передающая башня для «Всемирного телеграфа» в Лонг-Айленде, Нью-Йорк
Так как источник возмущений отдалился, принимающий контур сталкивался последовательно (попеременно) с их подъемами и спадами. Как бы невероятным это ни выглядело, наша планета, несмотря на ее громадный объем, вела себя подобно проводнику ограниченных размеров. Колоссальное значение этого явления для передачи энергии с помощью моей системы стало совершенно ясным для меня. Открылась возможность не только посылать телеграфные сообщения на любое расстояние без проводов, как я это уже давно представлял, но и донести до любой точки земного шара тонкие модуляции человеческого голоса и, более того, передавать энергию в неограниченных количествах на любое земное расстояние и почти без потерь.
Экспериментальная лаборатория в Колорадо-Спрингс
Видя такие изумительные возможности и имея экспериментально подтвержденное свидетельство того, что отныне их осуществление — лишь вопрос специальных знаний, настойчивости и умения, я энергично взялся за разработку усиливающего передатчика, однако не столь большой мощности, как я думал первоначально, моей целью было изучение и подбор наиболее подходящего передатчика. Это по существу должен быть контур с очень высокой степенью самоиндукции и малым сопротивлением, который по своему устройству, способу возбуждения и действия может считаться диаметральной противоположностью передающей цепи, типичной для телеграфии, с помощью герцовых, или электромагнитных, излучений. Трудно сформулировать мысль, адекватно передающую суть удивительной возможности этого уникального устройства, с помощью которого возможно преобразование земного шара.
