Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

вается при их изменениях: изменяющееся маг­нитное поле порождает вокруг себя вихревое электрическое, а изменяющееся электриче­ское — вихревое магнитное поле. Совокупность двух переменных полей называется электромаг­нитным полем.

Математические исследования этой взаимо­связи Максвелл опубликовал в книге «Трактат об электричестве и магнетизме», которая вышла в 1873 г.

Электромагнитная природа света

Открытие взаимосвязи полей позволило по-иному увидеть многие из явлений природы. Но прежде чем рассказать об этом, напомним весьма кратко о волновых процессах в физиче­ских телах.

Всем известно, как создаются звуковые вол­ны в воздухе. Вы хлопаете в ладоши, воздух уплотняется, и благодаря его объемной упру­гости уплотнение распространяется во все сто­роны. Скорость распространения зависит от свойств и состояния среды — от давления, плотности, теплоемкости. При распростране­нии звуковой волны частицы воздуха приходят в движение — колеблются около положения равновесия по направлению распространения волны. Звуковые волны в воздухе называют продольными.

То же можно сказать и о распространении волн в жидкости: скорость распространения определяется физическими свойствами и состоя­нием среды, и прежде всего ее упругостью и плотностью.

В твердых же телах благодаря их упругости при растяжении, сжатии, сдвиге и кручении можно создавать и продольные и поперечные волны; скорость распространения волн опре­деляется величиной упругости и плотностью твердого тела.

Таким образом, физическое содержание вол­нового процесса заключено в распространении местного возмущения среды (газо­образной, жидкой или твердой) во все стороны благодаря тому или иному виду упругости.

Теперь вернемся к электромагнитному полю и к уравнениям Максвелла. Математические преобразования этих уравнений приводят к вы­воду, что даже в вакууме, т. е. в пространстве, где нет вещества в привычных для нас формах, распространяется электромагнитное возмуще­ние. Изменяющийся поток индукции возбужда­ет вихревое электрическое поле; оно, изменяясь,

в свою очередь возбуждает вихревое магнитное поле. Процесс захватывает одну точку прост­ранства за другой и распространяется во все стороны от места своего возникновения. Рас­пространяющееся электромагнитное поле назы­вается электромагнитной волной.

Из уравнений, описывающих этот процесс, следует, что электромагнитное поле распростра­няется в вакууме не с бесконечной скоростью, так как она выражена через электрическую постоянную вакуума e0 и магнитную посто­янную вакуума m0:

Подставив значения постоянных

получим с величину скорости распростране­ния электромагнитных волн в вакууме:

с = 3•108 м/сек.

Если распространение происходит в какой-либо среде, то скорость зависит от относитель­ной диэлектрической и магнитной проницае­мости среды e и m:

Сейчас мы спокойно относимся к тому, что электромагнитное поле распространяется со ско­ростью в 300 000 000 м/сек, но в свое время эта величина произвела ошеломляющее впеча­тление на весь ученый мир. Она была не­сравнима ни со скоростью распространения упругих волн в воздухе, т. е. звука (330 м/сек), ни со скоростью их распространения в воде (1500 м/сек), ни со скоростью их распростране­ния в твердом теле (5000 м/сек). Все эти волны наблюдали не раз, не раз вычисляли их ско­рости, но волны Максвелла никто не наблю­дал — они появились из уравнений, среди кото­рых только уравнение электромагнитной ин­дукции считалось достоверным, а второе урав­нение вытекало лишь из гипотезы.

С другой стороны, в ту пору была известна одна скорость, которая совпадала со скоростью волн Максвелла. Это — скорость света. Фран­цузские физики И. Физо (в. 1849 г.) и Ж. Фуко (в 1850 г.) измерили скорость света в земных условиях и получили результат, весьма близ­кий к 300000000 м/сек. Что же касается природы света, то общепризнанным было представление

212