Глава шестнадцатая. Мадам Бегаза и гравиметрия

У папы был на Нептуне друг, мадам Тер-Ар Бегаза (ударение на последнем слоге). Она давно уже живет на Нептуне, у нее есть дача, и на уик-энд она пригласила папу и нас всех в гости за город.

Мы поехали к ней на электричке, потому что от города это было почти тридцать километров. Возле станции был большой дачный поселок. Он состоял из нескольких улиц, а вдоль улиц шли дачи с участками.

У мадам Бегаза был небольшой домик в стиле норвежского дома, причем он был не изваян в породе, а построен из дерева. Впрочем, я уже стал совсем недоверчив к своим глазам, и может это было вовсе не дерево, а его имитация. И у нее был участок, наверное, в сто пятьдесят квадратных метров и такой же кусочек «неба» над ним, потому что владелец «земли» является одновременно и владельцем «неба» над ним, и имеет даже собственную «лестницу в небо». И у нее была дочка, уже коренная нептунка, абориген, потому что родилась на Нептуне. Она была маленькой, года три, но уже ужасно важничала, что она «аболиген». И она показывала мне свою метрику, так сказать «удостоверение аборигена». Наверное, «аболигенов» на Нептуне было еще мало, потому и метрику выдавали не на бумаге, а на тонкой металлической фольге, украшенной всякими виньетками и розочками.

Мы побегали с «аболигенкой» Гезой по садику. Там было много цветов – ромашки, васильки, репейники, мать-мачеха, одуванчики и еще какие-то мне совсем неизвестные. И даже росло два больших лопуха, которыми мадам Бегаза ужасно гордилась, потому что это были чуть ли не единственные лопухи на весь Нептун. И она сказала, что мечтает еще завести в саду крапиву, ее бы темная зелень очень хорошо смотрелась на фоне одуванчиков. Вообще, нептуны о своих садиках могут говорить бесконечно. Ведь они специально высаживают и выращивают самую малую травинку. И сад у них совсем-совсем не то, там само по себе ничего не растет. Его тоже «строят». И они могут обсуждать, где посадить какой-нибудь василек, чтобы он наилучше гармонировал, с такой большой раздумчивостью, словно речь шла о том, какого мужа себе выбрать. Кстати, я подслушал случайно из разговора папы и мамы, что мадам Бегаза не имеет мужа. Точнее, у нее он был когда-то, но они разошлись. И ее первый ребенок сейчас живет с отцом где-то в системе Юпитера, на одном из его спутников, и, наверное, она очень скучает по нему. И я подумал, кто же тогда папа Гезочки, но мне показалось, что это был бы не тот вопрос, который слушают с интересом, а отвечают с удовольствием.

Мадам Бегаза поиграла нам «на небе». Она установила специальную аппаратуру для этого, типа электрооргана. И она включила музыку Баха. Мы сидели на веранде, а мадам Бегаза играла на светооргане световую партию собственного сочинения. Но можно купить и авторские светомузыкальные произведения на дисках, которые пишут светомузыкальные композиторы. Первым таким композитором, как мне сказали, был Скрябин, русский композитор начала двадцатого века.

А потом взрослые пили свои Нептунские коктейли, а я с Гезой играл в индейцев и первых космонавтов. А потом я вспомнил, что пишу типа повесть, и стал спрашивать всякие вопросы у мадам Бегаза. Она сказала, что она является метрологом-весомометристом по специальности, а когда узнала, что я пишу повесть, то пригласила меня посетить их весомометрическую лабораторию, чтобы я сам мог увидеть и описать для других мальчиков и девочек на Земле, Марсе и всех планетах Системы.

Уик-энд прошел очень весело. А через день папа на электромобильчике отвез меня к мадам Бегаза. Весомометрическая лаборатория, еще ее называют гравиметрической обсерваторией, помещалась за городом на зеленой лужайке. Главное здание было куполообразным из очень легких и тонких материалов, потом мадам Бегаза сказала, что это специально, чтобы не создавать помех измерениям. В отдалении находилось другое здание, где находилась аппаратура дистанционного измерения, и размещались рабочие кабинеты. А под куполом размещался сам весомо-гравиметрический эталон.

В главном здании прямо по его центру стоял круглый стол. На самом деле это был не стол, а ротор. Он мог вращаться и довольно быстро с помощью двигателей. Стол-ротор имел не меньше двух метров в диаметре и, как мне сказала мадам Бегаза, был сделан из самой прочной стали. Это чтобы при вращении он не менял своих размеров от центробежной силы даже на один микрон. А на поверхности стола были укреплены какие-то приборы, лампочки и лупы. И мы сели на стол ротора и мадам Бегаза мне рассказала.

– Мы находимся в сердце нептунского эталона весомости. Таких эталонов на Нептуне два, второй находится отсюда за шестьдесят тысяч километров. На каждой хорошо заселенной планете таких эталонов два, а на Земле даже четыре. Но начнем с истории.

Мы, гравиметристы, как говорили в старину, занимаемся измерением силы тяжести на планетах. Но сейчас мы так не говорим, потому что сила тяжести есть вес тела, а вес зависит от массы, а вот массу тела мы не измеряем. Это уже другая профессия. Этим занимаются продавцы в магазине, когда взвешивают для вас конфеты и многое другое. Но только не гравиметристы. Так что термин «сила тяжести», хотя и используется иногда по традиции, но ученые его не употребляют. Был и другой термин «ускорение силы тяжести», но и сейчас его гравиметристы-метрологи не употребляют. Наконец, был еще один термин «ускорение свободного падения». Но и его сейчас не употребляют, потому что ускорение есть кинематическая характеристика, которая зависит от того, кто наблюдает это «свободное падение». Ведь не существует просто ускорения, как и просто скорости, а есть скорость и ускорение относительно чего-то.

Мы измеряем весомость неподвижного тела, находящегося на поверхности Нептуна и именно в той точке, в которой это тело размещено, т.е. в самой гравиметрической обсерватории и создаем, таким образом. эталон весомости, с помощью которого проверяем все другие весомометры. Например, в том корабле, в котором вы летели, важнейшим навигационным прибором был весомометр, его сбой или неточная работа может привести к тому, что вы могли бы проскочить мимо Нептуна и оказаться в миллионах километрах от него. Вот почему так важно уметь эталонировать весомость, и это было особенно осознано в эпоху весомой космонавтики.

Весомость позволяет эталонировать и силу, т.е. создать эталон силы. А в свою очередь эталон силы позволяет создать эталоны всех электромагнитных величин, например, силы тока – ампера, напряжения – вольта и т.д. Ведь очень важно, чтобы на всех Планетах пользовались одним значением любых единиц измерения. Представьте, что если бы на Земле был один метр, на Нептуне – другой, на Марсе – третий. Это могло бы привести к самым негативным последствиям. Мы, метрологи, следим, чтобы все меры и единицы во всей Солнечной системе были одинаковыми.

Создать единый эталон массы для всех планет проблем не представляет. Вы просто копируете с максимальной точностью земной эталон массы и развозите его по планетам. Создать единый эталон времени также нетрудно. Сейчас эталон времени является атомным, это особый прибор. Его можно изготовить на Земле и развести по планетам либо даже изготовить по чертежам и всем параметрам непосредственно на Планете. Наконец, эталон длины сейчас создается на базе эталона времени. Международный Комитет по мерам и весам утвердил постоянную и неизменную величину скорости света. Поэтому, измеряя с большой скоростью время прохождения светом какого-то расстояния, мы определяем и величину этого расстояния, не имея особого эталона длины. Этим самым мы можем быть уверены, что метр во всей Солнечной системе одинаков.

Наконец, нужен еще один эталон силовой величины, чтобы построить полную систему эталонов.

Одно время пытались построить эталон силы на основе силы упругости. Фактически, пытались создать особо точные динамометры. Но оказалось, что любая пружина со временем меняет свою упругость, и создать эталонный динамометр оказалось невозможным.

Тогда в середине двадцать первого века пришла идея, что лучше всего создать не эталон силы, а эталон весомости. Ведь имеется прекрасный естественный эталон – весомость тела в гравитационном поле. И было принято в свое время в качестве эталонного значения величина земной весомости на Земле в Потсдамском геодезическом институте на специальной площадке. Осталось только, во-первых, убедиться, что эта величина всегда постоянна, а, во вторых, измерить эту величину с большой точностью.

Измерение с большой точностью этой весомости сначала вели с помощью маятниковых приборов. Но эти приборы оказались малоточными. Затем перешли к измерению времени падения или вообще, движения шарика по вертикали. Оказалось, что и это плохой метод. Потому что мы не прямо измеряем весомость, а косвенную величину – время, из которой можно вычислить весомость по некоторым теоретическим уравнениям. Т.е. мы должны априори принять, что какая-то теория является абсолютно точной вместо того, чтобы саму теорию проверять с помощью экспериментов. Это тоже, в конце концов, оказалось неприемлемым.

Наконец, в конце двадцатого века было предложено наиболее простое решение. Весомость есть весомость. Она не зависит от того, как создана – за счет гравитации, за счет реактивного движения или, наконец, за счет вращения тела. А именно центробежную весомость оказалось возможным создать с практически любой степенью точности и надежности. Она зависит только от расстояния до центра вращения и скорости вращения. А расстояния мы умеем измерять с высочайшей точностью. Скорость вращения сводится, фактически к времени, которое мы тоже умеем измерять с высокой точностью. Поэтому и было предложено создать центробежную весомость, которую можно создать и измерить с высокой точностью, а затем сравнить с гравитационной весомостью, которая и будет как бы хранителем эталона весомости.

Наш эталон и есть именно такой эталон весомости. На ободе этого диска закрепляется в чувствительный весомометр, фактически, грузик на пружинке, который помещается в горизонтальном положении. Раскручивая диск вокруг вертикальной оси, мы этим самым создаем центробежную весомость, которая имеет горизонтальное направление и потому вертикальная, гравитационная весомость на него не влияет. А затем, когда мы поворачиваем этот же весомометр в вертикальное положение, он попадает под действие гравитационной весомости, а центробежная на него не влияет. Изменяя скорость вращения диска можно добиться, что обе весомости станут одинаковыми. А значение весомости центробежной мы легко вычислим на основании расстояния и скорости вращения, которая этим самым становится и значением гравитационной весомости. Конечно, нужны всякие предосторожности, все должно быть очень точным и так далее, но принцип понятен. Создаем центробежную весомость, равную весомости гравитационной, и вычисляем значение одновременно того и другого на основании эталонов длины и времени. И теперь мы уверены, что значения единицы весомости на всех Планетах имеет единую величину, причем эту величину не надо «перевозить» с Планеты на Планету, они создаются на месте. А зная величину гравитационной весомости и зная массу, эталон которой есть на каждой планете, мы получаем и точное значение силы, ведь сила есть произведение весомости на массу. Таким образом, мы получаем единообразное во всей Солнечной системе значение единицы силы, а на этой основе уже легко построить совершенно единообразные величины единиц тока, напряжения и любых иных электрических и магнитных величин.

Наша обсерватория и занимается созданием и эталонированием весомости, мы можем поверять другие приборы, например, весомометры космических кораблей, гравиметры и т.д., мы создаем эталон силы и поверяем устройства для ее измерения. Наконец, мы наблюдаем, не меняется ли гравитационная весомость во времени, например, от тектонических или геологических причин, от приливного действия спутников Нептуна и т.д. Наша задача поддерживать единство всех мер и единиц во всей Солнечной системе.

Вот так, Фома, достаточно ли понятно я тебе объяснила, чем мы занимаемся?

– В общем-то… Но я постараюсь в своей повести привести ваш рассказ, а там сами читатели пусть думают, понятно им или нет.

– Ну, а теперь пойдем пить чай, и я тебя еще познакомлю со своими сотрудниками. Они у меня очень молодые и наверняка захотят рассказать тебе еще что-нибудь. ДАЛЬШЕ>>