Давление света: опыт Лебедева с крылышками в пустоте
В 1899 году физик Пётр Лебедев в Московском университете впервые обнаружил и измерил давление, которое свет оказывает на твёрдые тела. Результат совпал с предсказанием электромагнитной теории Максвелла.
Как это было
Существование светового давления вывел Джеймс Максвелл в 1873 году, но сила эта крошечная: для солнечных лучей — несколько стомиллионных долей грамма на квадратный сантиметр. Прежние попытки её заметить не удавались: мешали побочные силы от нагрева газа, которые во много тысяч раз сильнее.
Лебедев заинтересовался задачей около 1890 года, когда размышлял, почему хвосты комет направлены от Солнца. После учёбы в Германии он работал в физической лаборатории Московского университета. Предварительные результаты он доложил в мае 1899 года, первое сообщение опубликовал в 1900 году и в августе того же года выступил на Международном конгрессе физиков в Париже. Полное описание работы вышло в 1901 году.
Как это работало
Главная часть прибора — лёгкие крылышки из платины, алюминия, никеля и слюды толщиной от 0,01 до 0,1 мм. Они висели на тонкой стеклянной нити внутри стеклянного баллона, из которого откачивали воздух. Свет тридцатиамперной дуговой лампы собирали линзами и зеркалами и направляли на крылышки; поворот подвеса отсчитывали по зайчику от маленького зеркальца на нити.
От помех Лебедев избавлялся несколькими приёмами. Свет поочерёдно направляли то на одну, то на другую сторону крылышка: конвекция от нагрева не зависела от направления лучей, а давление света меняло знак. Тонкие металлические крылышки почти не давали разницы температур между сторонами, и радиометрические силы становились исчезающе малыми. Для лучшего вакуума в баллон помещали каплю ртути: её пары при откачке уносили остатки воздуха.
Погрешность своих измерений Лебедев оценил не более чем в 20 процентов, и в этих пределах давление совпало с расчётом по Максвеллу.
Что было дальше
Опыт принёс Лебедеву международную известность, а в 1904 году Петербургская академия наук присудила ему премию. Затем он взялся за ещё более трудную задачу — давление света на газы, которое в сотни раз меньше. В 1910 году, после почти десяти лет работы, он опубликовал и это измерение; повторить его тогда никому не удалось.
Световое давление учитывают при объяснении кометных хвостов, движения космической пыли и в физике звёзд. Физический институт, построенный по проекту Лебедева, носит его имя — это ФИАН.
В те же годы
Хемосинтез Виноградского: жизнь на энергии неорганических веществ
В 1887 году Сергей Виноградский опубликовал работу о серобактериях, в которой показал: эти микробы получают энергию, окисляя сероводород и серу. Так был описан новый способ жизни — хемосинтез, при котором органическое вещество создаётся за счёт химических реакций, а не солнечного света.
1888металлургия и горное делоСварка Славянова: металлический электрод, который становится швом
В 1888 году на Пермских пушечных заводах в Мотовилихе горный инженер Николай Славянов стал соединять и исправлять металлические детали с помощью электрической дуги, горящей между изделием и металлическим стержнем. Стержень плавился и заполнял шов. Свой способ он назвал «электрической отливкой металлов».
1888химия и материалыАппарат Шухова — Инчика: перегонка нефти без остановок
В 1888 году инженер-механик Владимир Шухов вместе с Феликсом Инчиком получил привилегию на аппарат для непрерывной дробной перегонки нефти. Нефть в нём не перегоняли порциями, а пропускали через установку постоянным потоком.
1888электротехникаОпыты Столетова: как свет выбивает заряд из металла
В феврале 1888 года профессор Московского университета Александр Столетов начал опыты по действию света на заряженные металлы. За два года он установил основные закономерности внешнего фотоэффекта и построил прибор, ставший прообразом фотоэлемента.
1891химия и материалыКрекинг Шухова — Гаврилова: как расщепить тяжёлую нефть
27 ноября 1891 года инженеры-механики Владимир Шухов и Сергей Гаврилов получили привилегию на установку для непрерывной перегонки нефти и получения из неё газа. В ней тяжёлые части нефти разлагались при высокой температуре и давлении — процесс, который позже назовут термическим крекингом.
1891оружие и военная техникаТрёхлинейка: винтовка Мосина образца 1891 года
16 апреля 1891 года русская армия приняла на вооружение магазинную винтовку калибром три линии — 7,62 мм. Её основу разработал капитан Сергей Мосин из Тульского оружейного завода, а народное название «трёхлинейка» пошло от калибра.