Русский свет

Представьте себе Европу XIX века. Несмотря на то, что научный прогресс идет вперед, очень быстро развиваются наука и техника, растет промышленность, человек продолжает оставаться крайне зависим от солнечного света. Люди пробуждаются на рассвете, незадолго до восхода солнца, приводят себя в порядок после сна, одеваются, завтракают и отправляются на работу. Которая продолжается до того, как начнет смеркаться. Ведь работать в темноте невозможно! Весь ритм жизни подчинен небесному светилу.

Все источники света, доступные людям, или слабы или дороги, а чаще всего и то и другое вместе. Широко известные и популярные по сей день свечи – вырабатываются из воска, спермацета или стеарина. Но все это природные материалы, которые стоят невероятно дорого. Позволить себе освещать дом свечами могли лишь очень богатые люди.

Масляные лампы — дешевле, но дают слабый свет. Газовое совещание, распространившееся лишь в 1810-е годы, также дорого, но при этом требует прокладывания газовых труб по всему городу, а также весьма небезопасно. В европейских городах то и дело раздаются взрывы газа.

В большой моде электричество, находящееся на пике научно-технического прогресса. Но до 1870-х годов никто не понимает, как приспособить электрическую энергию для выработки света. Ученым хорошо известно явление «электрической дуги», сияющей ярким светом, но дуга очень капризна, нестабильна.

Впервые электрическую дугу наблюдал английский ученый сэр Хамфри Дэви в 1801 году. В 1802 году русский физик Василий Петров провел опыт с помощью большой электрической батареи, состоящей из 4200 медных и цинковых дисков. Пропуская через два угля электроток, он получил между концами углей стабильное пламя дугообразной формы. Тогда же выяснилось, что для устроения дуги необходимо сблизить концы углей до почти полного соприкосновения, так как углям требуется разогреться силой тока. Таким путем пойдет разработка лампы накаливания.

Существовал и второй путь. Науке было известно, что некоторые газы, под воздействием мощных электрических разрядов, начинают светиться. Это был второй вариант использования электричества, но применить его на практике смогли лишь в ХХ веке, когда смогли наладить выпуск люминесцентных ламп.

И тут происходит открытие — находится изящное решение задачи укрощения электрической дуги — создания лампы накаливания. Улицы европейских городов вспыхивают ослепительным, ровным сиянием. Людям того времени кажется, что на улицах, среди ночной тьмы, взошло солнце. Толпы собираются, чтобы поглазеть на это чудо, не в силах поверить своим глазам. Свершилось то, о чём мечтали, начиная с античных времен: рукотворный свет победил природную тьму.

Этот триумф принадлежал не английским, французским или американским изобретателям. Свет, заливший улицы Парижа, Лондона, Санкт-Петербурга, а затем и всего мира, был «русским светом». Его создал русский инженер Павел Николаевич Яблочков.

Российская империя, которую на Западе привыкли воспринимать как аграрную и военную державу, не относящуюся к передовым странам в области техники, вдруг оказалась в авангарде одной из самых важных технологических революций — внедрения электричества в повседневную жизнь.

Павел Николаевич Яблочков родился в 1847 году, в Саратовской губернии в дворянской семье. Учился в Саратовской гимназии, затем дома. Легко поступил в Николаевское инженерное училище, которое окончил с чином подпоручика, и был зачислен в Киевскую саперную бригаду. Но прослужил недолго. Через год Яблочков подал прошение об увольнение с военной службы по состоянию здоровья.

Отдохнув и поправившись, Яблочков вернулся в армию, но он не терял времени и в течение нескольких лет самостоятельно изучал электричество и системы связи. Поэтому молодого офицера отправляют в Электротехническую военную школу в Кронштадт. Яблочков заканчивает гальванические курсы и получает должность начальника электротехнической команды по прежнему месту службы — в Киеве. Прослужив еще три года, Яблочков женится и увольняется из армии.

Хорошие специалисты по электротехнике в большой цене. Поэтому Яблочков без труда находит место начальника телеграфной службы Московско-Курской железной дороги. Железные дороги тогда находятся на передовой линии научно-технического развития. Вскоре после начала деятельности, Яблочков делает первое изобретение — усовершенствованный электрический телеграф.

А вот история главного изобретения началась с большого разочарования. В 1874 году Павел Яблочков получил ответственное задание — обеспечить освещение императорского поезда на пути из Крыма в Москву. Тогда для получения самого яркого света использовались дуговые лампы — мощные, но крайне капризные устройства, где электрический ток проходил между двумя угольными стержнями, расположенными навстречу друг другу.

Проблема была в том, что по мере сгорания углей расстояние между ними увеличивалось, дуга гасла, и требовался сложнейший механический регулятор, чтобы сдвигать электроды по мере их прогорания. Регуляторы сбоили, заедали, искрили и требовали неустанного внимания квалифицированного инженера, следившего за освещением.

Яблочков понял: механические регуляторы — это тупиковый путь. Нужно было придумать принципиально иную конструкцию, где расстояние между электродами всегда оставалось бы одинаковым и не требовало наличия сложного механизма.

Размышляя над этой задачей, он перебрал множество вариантов. Как порой бывает в истории науки, решение пришло совершенно случайно, не в лаборатории, а за обеденным столом. В 1875 году русский инженер приезжает в Париж, в поисках инвесторов для начала разработки системы электрического света. И вот, в парижском кафе, он посмотрел на нож и вилку, которые лежали на столе, параллельно друг другу. Простая мысль осенила изобретателя: «А что, если расположить угли параллельно?»

В этом и заключалась гениальная простота придуманной тогда «свечи Яблочкова». Два угольных электрода устанавливались вертикально, разделенные прослойкой изолирующего материала — белой глины или гипса. Сверху их соединяла тонкая угольная перемычка. Точнейший регулятор больше не был нужен: дуга зажигалась с помощью перемычки, которая вскоре прогорала, а затем электрическая дуга поддерживалась между вертикальными углями, постепенно сжигая их, одновременно сжигая изоляцию.

Расстояние между электродами оставалось постоянным на всём протяжении горения. Сложнейшая проблема, над которой вся Европа билась десятилетиями, была решена! В 1876 году Яблочков получил патент № 112024 на свою «электрическую свечу». Ему было всего 29 лет.

Изобретение трансформатора

Однако электрическая свеча сама по себе — это лишь половина дела. Чтобы осветить целые города, нужно было решить масштабную инженерную задачу - создание современной большой энергосистемы.

Тогда каждый источник света требовал своего электрогенератора. Если вы хотели зажечь 100 электрических свечей, вам нужно было купить 100 динамо-машин — стоимость такой установки была астрономической, а сложность такого устройства заставила бы отказаться от реализации проекта. Задача еще более осложнялась тем, что электрический ток низкого напряжения было невозможно передавать на большое расстояние, он просто «рассеивался» в линии передачи. Яблочков, нашел изящный выход.

Во-первых, он предложил использовать не постоянный, а переменный электроток. Его напряжение можно было повышать, что позволяло стоить энергоэффективные линии передачи электроэнергии. Во-вторых, Яблочков изобрел устройство, без которого немыслима современная цивилизация — трансформатор переменного тока.

Русский изобретатель разработал схему «дробления электрического света». Один мощный генератор подавал переменный ток высокого напряжения в сеть, а на месте использования энергии в систему подключались трансформаторы. Они понижали напряжение до безопасного уровня и питали лапочки-свечи, каждая из которых получала достаточно энергии для работы.

Таким образом, один генератор мог обслуживать десятки и сотни ламп, подключенных параллельно. Это был гениальный инженерный прорыв, опередивший время и определивший систему устройства электрического освещения вплоть до наших дней.

Русский свет

Демонстрация системы состоялась на выставке физических приборов в Лондоне в 1876 году. Эффект, как писали современники, был подобен взрыву бомбы. Журналисты окрестили новинку «русским светом».

Система получила имя «свеча Яблочкова». Это были вертикальные электроды, заключенные в большую круглую колбу. Она горели полтора-два часа очень ярким светом, заменяя сразу несколько газовых фонарей или десятки обычных стеариновых свечей. Когда электроды полностью выгорали, свеча Яблочкова всего за несколько секунд заменялась на новую, обеспечивая непрерывную иллюминацию. Позднее Яблочков усовершенствовал свечу устроив простой и хитроумный механизм автоматический замены электродов с помощью специальной кассеты.

Звездный час изобретателя наступает в 1878 году во время Всемирной выставки в Париже. Тогда центр французской столицы осветили 64 мощные «свечи Яблочкова». Электрический свет от русского изобретателя имел грандиозный успех. Заголовки газет гласили: «Теперь свет приходит к нам из России». Популярность успешно подкреплялась экономикой. В 1877 году русская электрическая свеча стоила 66 сантимов, а к 1881 году её цена упала до 10 сантимов, что сделало её не только эффективнее, но и значительно дешевле газа.

«Русский свет» начал победоносное шествие по миру. Вслед за Парижем свечи Яблочкова зажглись в Лондоне, Берлине, Вене и Риме, в Сан-Франциско и Филадельфии. Они осветили Лувр и Колизей. Они горели в зале роскошных универсальных магазинов, которые как раз набирали всемирную популярность в это время. Тысячи «свечей Яблочкова» производились во Франции, и поставлялись по всему миру. Электрический свет проник в Индию, во дворец короля Камбоджи и ко двору шаха Персии.

В 1879 году Яблочков, уже обеспеченным человеком с мировой славой вернулся в Петербург. Он хотел организовать «Товарищество электрического освещения П.Н. Яблочкова» и без труда нашел инвесторов. Среди пайщиков компании оказались даже композитор Антон Рубинштейн и великий князь Константин Николаевич Романов. «Свечи Яблочкова» зажглись на Литейном мосту, в Кронштадте, в Большом театре. Газета «Новое время» писала: «Внезапно зажгли электрический свет, по зале мгновенно разлился белый яркий, но не режущий глаз, а мягкий свет, при котором цвета и краски женских лиц и туалетов сохраняли свою естественность, как при дневном свете. Эффект был поразительный».

Закат «русской свечи»

Эпоха «свечи Яблочкова» оказалась яркой, но короткой. У нее были недостатки: короткий срок службы (всего около полутора часов, хотя позже удалось продлить его до двух) и постоянное движение светящейся точки вверх по мере сгорания углей, что затрудняло создание электрических светильников. Но главную роль сыграл технический прогресс.

В 1874 году другой русский изобретатель Александр Лодыгин изобрел и запатентовал лампу накаливания современного вида, с не перегорающей угольной нитью внутри герметичной колбы. В 1879 году американец Томас Эдисон, усовершенствовал конструкцию Лодыгина и запатентовал свою лампу, а затем вложил большие средства и силы в усовершенствование ее конструкции. Позднее, уже работая вместе с Эдисоном Лодыгин изобрёл металлическую нить накаливания, завершив создание современной лампы.

Такие источники света, несмотря на меньшую яркость, были значительно удобнее: они работали часами, не требовали замены каждые два часа и легко вписывались в интерьеры.

К середине 1880-х годов «свеча Яблочкова» как коммерческий продукт начала сдавать позиции. Яблочков переключился на другие научно-технические задачи: изобретал «магнито-электрическую машину» (прообраз современного электрогенератора), работал над щелочными аккумуляторами, исследовал возможность прямого превращения химической энергии топлива в электрическую.

В 1881 году на Первом Международном конгрессе электриков в Париже, где свеча Яблочкова была признана одним из главных достижений эпохи, он был удостоен французского ордена Почетного легиона.

Павел Николаевич Яблочков скончался в 1894 году в Саратове, в возрасте всего 46 лет от болезни сердца (не зря он еще в молодости жаловался на слабое здоровье).

Величие русской науки

Оглядываясь на путь Павла Яблочкова, мы видим не просто историю одного удачного изобретения. Это история о феномене русской инженерной мысли XIX века. Российская империя, которую часто считали отсталой в техническом плане, в области электротехники была одним из мировых лидеров. Достаточно вспомнить имена современников Яблочкова: Александра Лодыгина, создателя лампы накаливания, Василия Петрова, в 1802 году открывшего вольтову дугу, Бориса Якоби, изобретателя гальванопластики и первого электродвигателя. Это была огромная интеллектуальная сила.

Сегодня имя Яблочкова носят улицы в Москве, Санкт-Петербурге и Саратове, кратер на обратной стороне Луны. Академия наук учредили премию его имени за лучшие работы в области электротехники. Но главная память — это ровный, яркий свет в наших домах.

Фото "Исторический багаж"