Если количество газа подобрано неудачно, тогда пузыри могут или медленно подниматься вверх, или опускаться. Случайно мне пришлось наблюдать пузырь, в котором не хватало легкого газа. От него оторвалась висевшая внизу капелька воды. Освободившись от лишнего груза, пузырь стал медленно подниматься и поплыл дальше. Часто случается, что от летящего пузыря отрывается капелька жидкости, и тогда замечается изменение пути, связанное с уменьшением веса.
Я уже говорил о том, что можно сделать перегородки нескольких соприкасающихся пузырей либо плоскими, либо слегка искривленными, придав соприкасающимся пузырям одинаковые или почти одинаковые размеры. С помощью поддерживающего кольца можно выдувать группы одинаковых или почти одинаковых пузырей, соединенных по два, по три, по четыре или по пяти вместе. Если угодно, можно вводить светильный газ только в один из них, и тогда он один будет поддерживать все расположенные ниже пузыри. Такие сложные пузыри еще более великолепны, чем одиночные, потому что солнечный свет, отражаясь от больших плоских поверхностей, переливается всеми оттенками драгоценных камней, что представляет поразительный контраст с более стойкими и скромными пятнами света, отражающегося от сферических поверхностей.
Другая разновидность сложных пузырей, которую можно рассматривать как крупноячеистую пену, тоже интересна, но не так красива, как только что описанные сложные пузыри. Зато ее очень нетрудно приготовить. Поместим в большой сосуд блюдце и нальем в блюдце мыльный раствор. Затем поместим конец резиновой трубки неглубоко под поверхностью жидкости и укрепим его в этом положении. Теперь будем регулировать приток газа таким образом, чтобы поднимающиеся на поверхности пузыри имели несколько больше двух сантиметров в диаметре. Такой пузырь в отдельности, если только он не будет очень тонким, не способен подниматься вверх, и, тем более, он не в состоянии будет оторваться от поверхности жидкости. Но, когда наберется достаточное количество пузырей, образуется крупноячеистая пена и жидкость будет стекать с верхних пузырей, пока они не станут достаточно легкими, чтобы поддерживать свой собственный вес. В результате сначала образуется большая полушаровидная масса пены, а затем, по мере того как верхние части, становясь легче, начнут вытягиваться вверх, вся масса примет продолговатую форму, пока, наконец, колонна высотой, может быть, в тридцать сантиметров и приблизительно такого диаметра, как блюдце, не станет постепенно подниматься, затем оторвется и полетит прочь. Такая масса может задеть встречную стену и, потеряв часть поверхностных пузырей, отлететь в сторону в уменьшенном несколько объеме. Блюдце ставится в большой сосуд потому, что масса пены заставляет большое количество жидкости переливаться через края, и без этой предосторожности она терялась бы без пользы. Если масса пены коснется большого сосуда, то она уже не отделится так легко, и во избежание этого следует ставить блюдце не просто на дно большого сосуда, а на какую-нибудь подставку, например на стакан. Конечно, и эта масса пены обладает теми же характерными свойствами, которые были описаны на стр. 94. Здесь тоже на одной линии не встречается более трех поверхностей или более четырех поверхностей в одной точке, причем они всегда образуют между собой углы в 120°. Группы из четырех или пяти больших пузырей одинаковой величины дают совершенное воспроизведение ромбоэдрического конца ячейки пчелиных сотов.
Заслуживает внимания вопрос, сколько газа необходимо для существования пузыря данного цвета или как мал может быть пузырь определенного цвета, поддерживаемый в воздухе светильным газом. Нетрудно при помощи несложных расчетов найти эту величину. Один кубический сантиметр воздуха весит 1,3 миллиграмма. Светильный газ весит около 2/3 веса того же объема воздуха, если только в нем не содержится слишком много водяного газа; таким образом, его подъемная сила составляет около 3/5 веса того же объема воздуха. Поэтому один кубический сантиметр будет поднимать 1,3 X 3/5 миллиграмма. Это составит 0,78 миллиграмма. Сферический пузырь содержит немного больше половины кубических сантиметров по сравнению с вмещающим его (описанным около него) кубом. Множителем для превращения объема куба в объем сферы с диаметром, равным стороне куба, является число 0,5236, немного больше 0,5; или объем шара в точности равен 2/3 объема вмещающего его (описанного около него) цилиндра. Поверхность шара в точности равна боковой поверхности цилиндра, а эта поверхность составляет 0,7854, или немного более 3/4 поверхности четырех граней описанного куба. Для примера предположим, что диаметр пузыря — один сантиметр: объем описанного куба составит один кубический сантиметр, а потому объем шара с диаметром в один сантиметр составит 0,5236 кубического сантиметра. Поверхность четырех граней односантиметрового куба составляет 4 квадратных сантиметра, а это число, умноженное на 0,7854, даст 3,1416 квадратного сантиметра, что представит собой поверхность односантиметрового шара. Возьмем пленку ярко-зеленого цвета, весящую 0,05 миллиграмма на квадратный сантиметр. Тогда наш зеленый односантиметровый пузырь будет содержать 0,05 X 3,1416 миллиграмма воды, т. е. 0,16 миллиграмма. Если его наполнить светильным газом, тогда подъемная сила газа составит 0,5236 X 0,78, или 0,4080 миллиграмма.
Это несколько меньше трехкратного веса пузыря. Если бы поэтому зеленый пузырь был выдут диаметром в одну треть сантиметра вместо одного сантиметра, тогда его поверхность, а следовательно, и вес были бы уменьшены в отношении 3 X 3: 1, тогда как количество газа, а следовательно, и его подъемная сила были бы уменьшены в отношении 3 X 3 X 3: 1. Поэтому пузырь яркого яблочно-зеленого цвета с диаметром в одну треть сантиметра, наполненный светильным газом, будет плавать в воздухе.
ПРАКТИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Я надеюсь, что эти практические указания принесут пользу тем, кто захочет сам повторить описанные уже опыты.
Большая капля в резиновой перепонке
Кусок резины приблизительно такой толщины, как у резиновых воздушных шаров до их наполнения газом, нужно натянуть на деревянное или металлическое кольцо в 40–50 сантиметров диаметром и тщательно укрепить по краю при помощи нескольких оборотов проволоки. Проволока лучше будет удерживать края резиновой перепонки, если в кольце сделан желобок. Этот опыт в меньшем масштабе не удается.