Опыты научные, политические и философские (Том 1)

Спросите свинцовых дел мастера, который исправляет ваш насос, каким образом поднимается в насосе вода; он ответит "посредством всасывания", имея в виду свою способность всасывать воду в рот через трубку; он уверен, что понимает действие насоса. Вопрос, что именно он подразумевает под всасыванием, кажется ему абсурдом. Он говорит, что вы знаете так же хорошо, как и он сам, то, что он подразумевает. И он не может понять, что может быть возбужден вопрос, отчего происходит то, что вода поднимается в трубке, когда он особенным способом складывает свой рот. На вопрос, почему, действуя всасыванием, насос не будет в состоянии поднимать воду выше 32 футов, а практически несколько ниже, он не может дать никакого ответа; но это не колеблет его доверия к своему объяснению.

С другой стороны, любознательный человек, который добивается понять, что такое всасывание, может получить от физика объяснения, дающие ему вполне ясное представление не только об этом, но и о многих других вещах. Он узнает, что и мы сами, и все окружающие нас предметы находятся под атмосферным давлением, доходящим до 15 фунтов на квадратный дюйм, т. е. 15 фунтов составляют средний вес воздушного столба, имеющего основанием квадратный дюйм и простирающегося в вышину от уровня моря до пределов земной атмосферы. Он узнает, что когда он помещает один конец трубки в воду, а другой берет в рот и затем оттягивает назад свой язык, образуя таким способом свободное место, то происходят два явления: одно заключается в том, что давление воздуха, находящегося с наружной стороны щек, не уравновешиваемое более одинаковым давлением воздуха внутри щек, вдавливает их внутрь; и другое заключается в том, что давление воздуха на поверхность воды, не уравновешенное более одинаковым давлением внутри трубки и во рту (в который вошла часть воздуха из трубки), вталкивает воду внутрь трубки вследствие неравенства давлений. Уразумев однажды сущность так называемого всасывания, он начинает понимать, что происходит тогда, когда, вследствие поднятия поршня в насосе и освобождения под ним воды от атмосферного давления, давление атмосферы на воду кругом трубки насоса, не будучи уже уравновешиваемо соответствующим давлением в трубе, заставляет воду подниматься по трубе и следовать за поршнем. Только теперь он начинает понимать, почему вода не может быть поднята выше теоретического предела, равного 32 фунтам. Этот предел много ниже на практике вследствие несовершенств самих аппаратов. Ибо если, упрощая мысль, предположить, что труба насоса имеет в поперечном разрезе квадратный дюйм, то атмосферное давление на воду в колодце, равное 15 фунтам на квадратный дюйм, может поднять в трубе воду лишь на такую высоту, что весь водяной столб будет весить 15 фунтов. Раз установлено такое представление о действии насоса, становится понятным и действие барометра. Делается ясным, как при данных условиях вес ртутного столба уравновешивается весом атмосферного столба, имеющего равный диаметр, и как при изменении веса атмосферного столба происходит соответствующее изменение в весе ртутного столба, указываемое изменением его высот. Мало того после этого становится понятным, что приписывать поднятие воздушного шара его относительной легкости - ошибка. Дело в том, что при подобном объяснении опускают из виду то направленное вверх давление, которое происходит вследствие разницы между весом массы газа, заключенного в шаре, плюс цилиндрический столб воздуха, простирающийся над ним до пределов атмосферы, и весом такого же цилиндрического воздушного столба, простирающегося вниз (от границ атмосферы) до поверхности шара, эта разница в весе и причиняет эквивалентное ей направленное вверх давление на нижнюю поверхность шара.