В истории электричества и радио есть одна из самых загадочных личностей – Никола Тесла. Его именем названа единица магнитной индукции. Он автор около 800 патентов на различные изобретения и в этом отношении уступает только Т. Эдисону, в фирме которого начинал свою деятельность в США. Серб по национальности, он учился в Белграде, Праге, жил в Чехословакии, Венгрии, Франции, но большую часть своей жизни провел в США в Нью-Йорке. Там же была его лаборатория.
Тесла является изобретателем первого в мире электромотора переменного тока и способа двухфазной передачи энергии переменного тока. Он – основоположник теории переменных токов (в особенности высокочастотных). Тесла глубоко исследовал явление резонанса и блестяще использовал его в своих работах. По свидетельству А.С. Попова, он – автор первого антенного устройства.
Но самыми впечатляющими и одновременно загадочными были его блестящие опыты по передаче высокочастотной энергии по одному проводу в Лондоне в 1892 г. и передаче энергии по поверхности Земли, выполненные весной и летом 1899 г. в Колорадо-Спрингс в США.

Эти эксперименты наблюдали (особенно в Лондоне) много людей, в том числе инженеры и физики. Однако их физическая суть и теория остались неизвестны после смерти Тесла в 1943 г.
Он был очень скрытным человеком и главные свои идеи и “ноу-хау” хранил в секрете. По этой причине Тесла не имел учеников. Обладая колоссальной памятью, основные данные по своим работам (даже чертежи) он держал в уме.
Записи, которые были понятны только ему, он делал редко и только по основным моментам. К тому же большинство записей сгорело во время пожара в нью-йоркской лаборатории. Поэтому основные идеи Тесла остаются загадкой по сей день.
Но “рукописи не горят!” Заинтересовавшись идеями Н.Тесла в 1987 г., я начал собирать и изучать все доступные мне данные по его деятельности.
В статье сделана попытка разгадать столетнюю тайну Николы Тесла – великого инженера, изобретателя и ученого.

Насколько мне известно, он был единственным человеком, которого в 1892 г. английские физики удостоили честью выпить виски из бутылки, недопитой М.Фарадеем.
В творчестве Н.Тесла есть и эта фантастическая и загадочная страница его экспериментов и идей. Он представлял Землю в виде заряженного шара, поле которого можно нарушить (возбудить колебания потенциала этого шара) воздействием импульсов мощных осцилляторов. Возникающие при этом стоячие волны могут практически без потерь восприниматься настроенными приемниками, которые будут преобразовывать энергию, полученную от источника стоячих волн. “Электромагнитные волны могут распространяться двояко: либо как герцевские волны (лучи через атмосферу), либо “диффундировать” сквозь толщу земной поверхности”. Второй путь он считал единственно пригодным для силовой передачи энергии. Действительно земная поверхность для низкочастотных колебаний представляет собой проводник.

Опыты по передаче энергии по поверхности земли проводились им в Нью-Йорке и в штате Колорадо, пустынном местечке Колорадо-Спрингс в районе Скалистых гор США в 1899 г. Там была построена высоковольтная лаборатория с большим осциллятором, который он назвал “усилительный передатчик”. Эта конструкция представляла собой гигантскую катушку вторичной обмотки трансформатора Тесла в виде башни высотой 60 м. Диаметр катушки около 3 м. Верхний конец катушки оканчивался шаром, покрытым медью, диаметром около 80 см. Нижний конец обмотки был заземлен чугунными плитами. Первичная обмотка этого трансформатора находилась внутри здания лаборатории, ее диаметр был около 15 м. Каркас, на котором намотаны витки катушек, выполнен из дерева. Этот гигантский осциллятор был предназначен для создания колебаний в точке соединения с землей высоковольтной катушки и получения стоячих волн. На этой установке Тесла получал напряжения до 8 МВ. Это и для нашего времени впечатляющие параметры, не говоря уже о конце XIX в. Очевидцы описывают, что длина разрядов достигала 30 м – это были настоящие искусственные молнии. Другие параметры установки, дошедшие до нас, таковы: мощность генератора, питавшего установку, около 200 кВт; частота генерируемых колебаний 150 кГц; длина волны λ= 2 км.

Утверждали, что Тесла добивался свечения нити электролампы 110 В на расстоянии от передатчика до 800 м. Лампы специальной конструкции, которые возможно содержали внутри приемный колебательный контур, располагались на металлических стержнях, вбитых прямо в землю. Этим достигался ошеломляющий эффект восприятия данного зрелища.

Тесла очень любил эффектные демонстрации и был великим мастером показа эффектов электричества. Дошедшие до нас данные неполны, но их достаточно, чтобы оценить техническую возможность реализации этой идеи.
Сами опыты, конструкции осциллятора (передатчика) описаны во множестве биографических и исторических литературных источниках. Но вот принцип приема -передачи энергии и конструкции приемника остаются загадкой.
В теоретической электротехнике принято, что Земля имеет нулевой потенциал. Но емкость земного шара имеет конечное значение, поэтому потенциал поверхности Земли (по определению электрической емкости)

φ3=q/с3

Изменение заряда на некоторую величину Ац для конечного значения емкости должно вызывать определенное колебание потенциала Их энергия может быть принята колебательным контуром, соединенным в одной точке на конце линии. Вторая точка контура свободна. Контур служит здесь и преобразователем энергии поля и выполняет роль частотного селектора.

Расчеты, проведенные автором, показывают, что напряжение на приемном контуре, развиваемое поверхностной волной достигает 1400 В, а напряжение на лампочке с учетом коэффициента включения в контур -130 В, что вполне достаточно для ее свечения.
Это доказывает техническую возможность передачи энергии по земной поверхности и говорит о том, что факт свечения электрических лампочек “от земли” не легенда, а реальность. Вероятно, таким образом передача и прием энергии по Земле были осуществлены Н.Тесла в 1899 г.
Проанализируем теперь и другие сведения по этим опытам.

Расстояние 800 м – это между λ/4 и λ/2 длины волны генератора. Если регулировать частоту (регулировка контура осцилятора была), то точка приема вполне могла быть почти в пучности электрической волны, и соответственно лампы имели тогда наибольший накал.
По моему мнению, большая часть мощности осцилятора в этой системе шла на излучение радиоволн и потери на нагрев Земли вокруг генератора, а меньшая – на возбуждение стоячих волн в Земле, т.е. передача энергии была не очень эффективной.

Тесла впервые вычислил по этим опытам заряд земного шара, оценив его в 300000 Кл. Современные данные 570000 Кл.
Большой шар из меди на вершине мачты улучшал параметры осциллятора, как антенны излучателя радиоволн, но ухудшал условия возбуждения волн по земле, и волны не “диффундировали” сквозь земную поверхность, а распространялись над ней. Этого Тесла не знал – он был первопроходцем. Еще не было очень многих понятий: мало изучена теория длинных линий и так далее, но его интуиция инженера и ученого позволила осуществить этот опыт. Только два человека тогда занимались подобным: А.С.Попов в России и Г. Маркони в Италии, но они изучали именно радиоволны, слабые сигналы, а не передачу силовой энергии.
Правда, и он использовал эту установку для второй цели: изучал также распространение радиоволн, но главной целью его опытов была силовая передача энергии по земле, и он это сделал.

О.Л.Архипов
Журнал “Конструктор” №1-01г.