Пикте и Соссюр проделали такой же опыт, но воспламеняющееся тело заменили термометром. Зеркала, какими они пользовались, были сделаны из олова, имели диаметр 30 см и фокусное расстояние около 11 см. "Мы взяли железное ядро двух дюймов (≈5 см) в диаметре, раскалили его так, чтоб оно прогрелось до центра; потом дали ему охладиться до той степени, что оно перестало светиться даже в темноте. Два зеркала были поставлены одно против другого на расстоянии 12 футов (≈365 см) - в фокусе одного мы поместили ядро, в фокусе другого - термометр. Тотчас же температура начала повышаться и в 6 минут поднялась на 10½ градусов, тогда как другой, поставленный на таком же расстоянии показывал повышение лишь на 2 градуса".
Чтобы устранить всякое подозрение на то, что термометр нагревается световыми лучами, Пикте взял вместо нагретого ядра сосуд, наполненный кипящей водой; повторив опыт, он обнаружил, что температура в фокусе второго зеркала повысилась больше чем на градус. В течение нескольких десятилетий после этих опытов в физике господствовало убеждение, что от нагретого тела распространяются невидимые лучи теплоты, подчиняющиеся тем же законам распространения и отражения, как и лучи света. Сейчас мы знаем, что это именно и есть лучи света, только света невидимого, не воспринимаемого глазом.
Профессор Хвольсон еще в 1915 г. счел целесообразным написать в журнал "Природа" статью "О несуществующих тепловых и химических лучах". Приводим его слова, имеющие непосредственное отношение к нашей теме. Положим, что печь нагрета до 100 °С. Всякий нагретый предмет испускает лучи света (электромагнитные волны). Чем ниже температура, тем больше длина волны испускаемого света. Глаз наш воспринимает электромагнитные волны в пределах от 0,4 до 0,76 мкм. При 100 °C печь испускает волны значительно большей длины. Проходя в темноте около истопленной печи, мы не видим ее поверхности, но наше тело поглощает эти лучи, и их энергия вызывает ощущение тепла. Невидимые лучи являются здесь промежуточным звеном между теплотой печи и теплотой, которую мы ощущаем.
Ну, а лучи холода? С давних пор известно, что вогнутое зеркало собирает не только свет и тепло, но и холод. В 1553 г. появилась одна из "безумнейших книг" итальянца Порта - "Натуральная магия, или о чудесах природы". Полуавантюрист, полушарлатан Порта среди множества фантастических и нелепых опытов приводит в своей книге и действительные опыты, например опыты с магнитом, с камерой-обскурой, с вогнутыми зеркалами. Описывая последние, он пишет: "Удивления достойно, что, подобно теплоте, и холод отражается: если поместить снег на место отражаемого предмета, то глаз, принимая отражение, ощущает холод, ибо очень чувствителен".
Еще более интересные наблюдения подобного рода были осуществлены членами Флорентийской академии наук (1957-1667 гг.), учрежденной вскоре после смерти Галилея. В одной из глав выпущенного ими труда, названной "Об естественном льде", описан следующий опыт: "...академики поставили вогнутое зеркало на значительном расстоянии от глыбы льда в 500 фунтов (≈200 кг) и нашли, что в фокусе зеркала термометр значительно понизился" (рис. 2). Отсюда они сделали заключение, что и холод, подобно теплу, распространяется путем излучения.
Рис.2.
На самом деле лучей холода нет. Опыт со льдом можно объяснить так же, как и опыт с зеркалами Пикте. Между предметами, находящимися в комнате, происходит обмен энергией через посредство электромагнитных волн. Такие волны излучает всякое тело. Также всякое тело поглощает излучения, падающие на него от других тел. Если при этом тело поглощает больше энергии, чем излучает, то оно нагревается. От нагретого шара в опыте Пикте термометр получал больше энергии, чем сам отдавал. Поэтому температура термометра повышалась. Если, наоборот, тело больше излучает, чем поглощает, то температура тела будет понижаться. Термометр, как тело более нагретое, чем лед в опыте флорентийских академиков, больше излучал, чем поглощал энергии, поэтому ртуть в нем опускалась. Если тело окружено другими телами, имеющими одинаковую с ним температуру, все равно обмен энергией будет происходить, но так как при этом каждое тело получает столько же энергии, сколько отдает, то в этом случае между телами устанавливается тепловое равновесие.
Не следует смешивать излучение с отражением. Белые, блестящие поверхности хорошо отражают падающие на них лучи, но излучают они слабее, чем черные, шероховатые. Вы можете сделать простой опыт: взять две одинаковые консервные банки, с которых сняты наклеенные на них ярлычки. Одну из них закоптить, другую оставить светлой. Наполните обе банки горячей водой и оставьте охлаждаться - вы увидите, что вода в черной банке остынет скорее (лучше наблюдать с термометром и строить график изменения температуры, рис. 3). Опыт можно проводить и в темноте. Обратный опыт, обнаруживающий различие в поглощательной способности, легко осуществить, наполнив банки холодной водой и выставив их на солнечный свет. Вода в черной банке нагревается скорее.
