2.2. КАМЕРА БОЙСА

Вернемся к 1900 г. Мне хотелось получить какие-либо экспериментальные данные, если это возможно, о развитии разряда молнии. Впечатление, что молния распространяется сверху вниз, весьма обычно, изредка наблюдатели утверждали, что она распространяется кверху... Мне хотелось провести решающий эксперимент... План состоял в том, чтобы взять пару одинаковых объективов (специально предназначенных для стереоскопической съемки) и укрепить их на диске, который можно было бы вращать вручную через передаточный механизм с любой желаемой скоростью. В изготовленном мною аппарате я мог приводить в движение диск с любой скоростью (до сорока оборотов в секунду). Центры объективов располагались на расстоянии 4 дюймов друг от друга; два изображения вспышки молнии приводились в движение в противоположных направлениях с любой скоростью примерно до 40 футов в секунду, и если бы вспышка в каждой своей части была «мгновенной», можно было бы наблюдать разницу во времени между двумя концами вспышки, равную 1/40000 с. Если бы, например, вспышка была вертикальной и объективы в момент вспышки были бы один над другим, то первое изображение было бы наклонено в одном направлении, а второе — в другом, и тем больше, чем продолжительнее вспышка. Если бы молния не была в любой части «мгновенной» (т. е. если бы она длилась достаточно долго, чтобы ее изображение на пленке размылось,

т. е. 1/40000 с или больше), оба ее изображения постепенно сходили бы на нет, но это происходило бы в разные стороны, и по резкой стороне изображения можно было провести сравнения...

Я изготовил такой аппарат в 1900 г. и возил его повсюду с собой (например, на сессию Британской Ассоциации в Глазго в 1901 г.), и только однажды сфотографировал несколько неплохих на вид вспышек, но на проявленных пластинках ничего не было! Я продолжаю заниматься этим вот уже двадцать шесть лет, но еще не добился успеха в получении хотя бы одной фотографии.

Бойс С. В., Развитие молнии, Nature, 118, 749—750 (1926).

На рис. 2.1 приведена схема первоначальной камеры Бойса, показывающая принцип ее действия. Фотография,

Рис. 2.1. а — схема камеры Бойса с подвижными объективами и неподвижной пленкой. Освещенность распространяется от к В, приводя к изображению на пленке если диск с объективами неподвижен, если диск вращается помещая фотографии рядом, можно определить время распространения освещенности от А к В из соотношения где скорость движения объективов.

полученная с помощью камеры Бойса, приведена на рис. 2.2.

В конце концов Бойс [5] получил фотографии молнии при помощи своей камеры, а Холлидей [15] сделал это несколько лет спустя. Выводы Бойса и Холлидея, основанные на фотографиях, были, очевидно, ошибочными.

Рис. 2.2. (см. скан) Фотография, полученная с помощью камеры Бойса. Время увеличивается в направлении движения часовой стрелки, причем 360° соответствуют 17 мс. Следы ступенчатого лидера разбросаны по всему кругу. Стреловидные лидеры запечатлены в верхней левой и нижней правой частях фотографии. Светящиеся окружности — следы городского освещения (фотография получена Кридером около Таксона, Аризона).

Они нашли импульсы, светимость которых одновременно распространялась от облака и от земли к точке встречи между облаком и землей. Холлидей, кроме того, нашел два импульса, которые начинались в точке, лежащей выше земли, и распространялись одновременно вверх и вниз. Бойс отметил, что не придает значения грубым числовым результатам, полученным та первых экспериментов.

Как было показано, камера Бойса может быть полезным рабочим инструментом для исследования молнии.

В 1929 г. Бойс [6] дал детальное описание улучшенного варианта камеры.

Рис. 2.3. Схема усовершенствованной камеры Бойса с подвижной пленкой и неподвижной оптической системой. Освещенность распространяется от к В, црцводй к изображению на пленке если барабан с пленкой неподвижен, и к если барабан вращается [35].

Два объектива монтировались один над другим и были неподвижны; пленка, которая укреплялась на внутренней поверхности цилиндрического барабана, была подвижной. Чертеж этой камеры приведен на рис. 2.3. Было разработано много вариантов первых камер Бойса. Особый интерес представляют камеры Малана [25, 28].

Время разрешения двух линзовой камеры Бойса в лучшем случае составляет Такое время разрешения необходимо, чтобы однозначно регистрировать

распространяющийся с большой скоростью возвратный удар молнии. Лидерные процессы, однако, могут наблюдаться с помощью барабанной камеры, т. е. однолинзовой камеры с быстро движущейся пленкой. При использовании барабанной камеры пренебрегают искажением возвратного удара молнии (видимый возвратный удар завершается менее чем за 100 мкс), и он используется как начало отсчета для более медленных лидеров. (Для перемещения от облака до земли стреловидному лидеру необходимо время порядка 1 мс, а ступенчатому лидеру порядка 10 мс.) Последние измерения, выполненные при помощи барабанной камеры с движущейся пленкой, в принципе мало отличаются от измерений, выполненных Хоффертом, Вебером, Вальтерсом и Ларсеном с использованием камер, которые перемещались вручную или автоматически.