Компаратор — прибор для точного сравнения линейных мер, впервые устроенный в 1792 г. Ленуаром, в Париже, для сравнения «концевых» мер [1], с целью установления французской метрической системы. Прибор состоял из длинной, крепкой металлической линейки; на одном ее конце был укреплен выступ, а на другом салазки, в которых свободно могла скользить небольшая линейка вдоль большой. Сравниваемая мера упиралась одним концом в выступ, а другим в подвижную линейку; положение этой последней определялось чувствительным рычагом, показывавшим 0,0005 мм, с помощью разделенной дуги и верньера. В настоящее время «концевыми» делают только меры, служащие для проверки употребляемых в торговле и не требующие большой точности. Поэтому К. для таких мер состоит просто из крепкого железного стержня с выступом на каждом конце: внутренние поверхности этих выступов представляют очень аккуратно отделанные плоские или цилиндрические поверхности. Нормальная мера концами своими входит совершенно плотно, с легким трением, между этими поверхностями; новую меру до тех пор подпиливают, пока она не станет точно также проходить между выступами К. При навыке и внимании, ошибка не превысит нескольких сотых мм. В Швейцарии такие К. вделывают в стену на рынках, для всеобщего употребления. Для сравнения «нарезных» мер надо пользоваться К. с микроскопами, который был впервые устроен Траутоном в Лондоне. У нас, в палате мер и весов в СПб., имеется такой, не очень давно устроенный фирмой Траутон и Симмс, К. для сравнения аршина, сажени и метра между собой, но мы опишем другой, оконченный в 1880 г., несколько более совершенный К. той же системы, принадлежащий международному бюро мер и весов, в Севре, около Парижа. На прилагаемом рисунке изображены только части К., находящиеся в комнате, но оба каменных столба, поддерживающих микроскопы, проходят через прорезы в полу, не касаясь к нему, и опираются на общий фундамент, для которого земля была вырыта на 4 м, насыпан плотно утрамбованный слой речного песка, на нем сделан монолит из бетона в 0,5 м толщины и 14 кв. м поверхности, на котором еще продолговатый монолит в 10 куб. м, поддерживающий вышеупомянутые столбы. Фундамент для чугунных салазок, по которым движутся ящики, содержащие сравниваемые метры, стоит на особом фундаменте, опирающемся на ту же общую бетонную плиту и перекинутом в виде моста через второй монолит. Такой солидный фундамент оказался необходимым: сначала он был сделан легче, из каменной кладки, но микроскопы показывали постоянные изменения своего положения, превышавшие точность отсчетов. Идея этого К. проста: оба неподвижно укрепленных микроскопа представляют как бы «оптический циркуль», как их назвал Пикте. Сначала кладут в ящик нормальный метр, подводят его концы под микроскопы и устанавливают их, раз и навсегда, так, чтобы перекрестные нити в их окулярах совпадали с крайними чертами. Чтобы исполнить эту работу в точности, надо было много труда и остроумия. Так, например, сначала кольцеобразные пластинки, на которые опираются микроскопы кружками, выточенными вместе с их трубками, были укреплены горизонтально с помощью уровня, после этого геометрические оси микроскопов сами собой стали вертикально, и с помощью поворачивания можно было совместить оптические их оси, т. е. линии, проходящие через пересечения нитей в окуляре и центр объектива, с геометрическими (см. Нивелир). Тогда в ящик наливается вода до того уровня, на котором приходится разделенная поверхность метра, на воду насыпается немного ликоподия, и оба микроскопа устанавливаются на такой высоте, чтобы частицы ликоподия были ясно видны. После такой установки микроскопы прочно закрепляются, тогда, при каждом новом сравнении, достаточно так перемещать метры с помощью винтов их подставок в ящиках, чтобы деления стали ясно видны в микроскопах: этим самым горизонтальность измеряемой длины будет обеспечена. Окуляры обоих микроскопов снабжены еще винтовыми микрометрами (см.), с подвижной нитью; эти нити позволяют измерить отклонение основных черточек нормального метра от неподвижных нитей, которое появится, если новое сравнение будет сделано при другой температуре, а также отклонение черточек сравниваемой меры, когда она будет подведена под микроскопы движением ящика по салазкам. Деления барабана, ход винта окулярного микрометра и фокусное расстояние объектива подобраны так, что одному делению соответствует 0,001 мм шкалы сравниваемой меры или один «микрон». Опытный наблюдатель легко может на глаз определять десятые доли деления, поэтому непосредственная точность сравнений доходит до 0,1 микрона, или 0,0001 мм. Эта точность будет мнимая, если не гарантирована достаточная степень постоянства t° сравниваемых мер. Так, коэффициент расширения нормальных метров из десятипроцентного сплава платины и иридия равен приблизительно 0,000008, значит, при изменении температуры на 1°Ц. — метр изменяется на 8 микронов, и для достижения точности в десятых частях микрона температура не должна меняться и на 0,1°Ц. Такое постоянство достигается употреблением для метров ящика с двойными стенками, между которыми пропускают непрерывную струю воды из большого резервуара, снабженного регулятором температуры (см.). Рядом с каждым метром расположены два термометра, отсчеты которых производятся особыми микроскопами, укрепляемыми на крышке ящика (передний ящик представлен без крышки). Колеса на ящиках служат для движения мешалок. При самых тщательных сравнениях, предназначенных для определений коэффициентов расширения сравниваемых линеек, вода наливается и во внутренний ящик, а микроскопы наводятся на деления через слой воды. Температура нормальной меры удерживается постоянной, а второй ящик с другой линейкой последовательно подогревается. Когда температуры установятся, делают вперемежку от 5 до 11 наблюдений длины нормальной меры и 4—10 сравниваемой; на каждое надо от 5 до 10 минут. При обыкновенных наблюдениях, при температуре залы, внутренний ящик оставляют без воды, температура линеек остается достаточно постоянной, благодаря постоянству температуры самой залы. Она освещается окном только с потолка, а все ее стены граничат с окружающими комнатами. Но для большей надежности, в бюро, для сравнений в воздухе при температуре комнаты, устроен другой К. такого же рода, в особенной зале, где стены покрыты гофрированным цинком, по всей поверхности которого, обращенной к стене, можно пускать непрерывную струю подогретой или охлажденной воды. Этим средством удается поддерживать постоянство температуры до десятых долей градуса в продолжение целого дня. Точность установки нити на черту зависит также от тонкости этой черты и от освещения. Под микроскопом черта, нарезанная на металле, представляется в виде призматического желоба; если свет падает сбоку, то обе стороны освещены неодинаково и середина видимого предмета, на которую наводят нити, заметно перемещается с изменением направления падающих лучей. Поэтому стараются осветить деления нормально падающими лучами. Для этого Брюннер помещает внутри микроскопа, над объективом, плоское зеркало, наклоненное под 45° и просверленное посередине насколько нужно, чтобы ясно видеть черту. Отверстие сбоку трубки позволяет лучам света от маленькой лампочки падать на зеркало и образовывать изображение пламени на поверхности делений. Такое освещение годится как для делений на матовой поверхности, представляющихся темнее поля зрения, так и для делений на зеркальной поверхности, которые видны белыми на темном фоне. В петербургской К. Траутона и Симмса перед объективами помещены просверленные прямоугольные призмы, дающие тоже изображение источника света на поверхности делений при помощи особой стеклянной чечевицы, поставленной сбоку и позволяющей удалить источник света от К. (что возможно и при способе Брюннера). Для уменьшения влияния теплоты самого наблюдателя, столбы и некоторые другие части К. прикрыты деревянной обшивкой; у нас же, по мысли Д. И. Менделеева, сверх того употребляется полированная, блестящая никелированная бумага, очень хорошо отражающая тепловые лучи. В международном бюро имеется еще универсальный К., позволяющий не только сравнивать две рядом лежащие меры, но также сравнивать разные подразделения одной и той же меры между собой, т. е. «калибровать» (см.) этот масштаб. Прибор этот имеет два микроскопа, которые можно установить на произвольном расстоянии и передвигать вместе по чугунному, массивному мосту вдоль масштаба, уложенного на особой передвижной подставке. Сравнения производятся в воздухе, и весь прибор поэтому тщательно прикрыт деревом, чтобы замедлить температурные изменения. Такая точность при сравнении линейных мер кажется излишней для целей обыденной жизни, но для многих научных целей эта точность необходима. Только имея неизменяемые и тщательно исследованные прототипы мер можно удостоверяться в существовании вековых изменений некоторых свойств тел. В геодезии, например, это явление давно замечено: триангуляции, сделанные в разных государствах, на основании разных прототипов линейных мер, хуже сходятся между собой, чем триангуляции, сделанные с помощью одних и тех же базисных аппаратов. Так ошибка в один микрон на метр соответствует ошибке в 10 м в измерении четверти земной окружности, а эта ошибка уже не слишком мала, если хотят исследовать отклонения действительной формы Земли от сфероида вращения и уклонения поверхности океана под влиянием притяжения материков. Поэтому в международном бюро устроен особый К. для базисных жезлов (см.) длиной до 4 м, позволяющий поверять единовременно все 5 черт, делящих жезл на метры, и также определять коэффициенты расширения. По принципу этот К. сходен с изображенным, но снабжен электрическими двигателями и лампочками, для ускорения работы. Ср. «Travaux et mémoires du Bureau International des Poids et Mesures» (т. II, 1883; т. III, 1884; подробные чертежи К. и описание методов). Рисунки универсального и геодезического К. см. «La Nature» (1890, I sem., p. 21 и 52); «Временник главной палаты мер и весов» (ч. I, 1884, прил. к т. XXVI «Ж. Р. Ф. X. Общ.»).
Примечания
[править]- ↑ Концевыми (à bout) мерами называются такие, в которых длина (например, 1 м) представляет расстояние между оконечностями, как в обыкновенных торговых мерах. Нарезные (à trait) меры суть такие, в которых данная длина заключается между двумя параллельными чертами или точками, нарезанными на бруске, близ его концов.