Аэродинамические абстракции

Одно из важных применений фотографии, рожденных богатым воображением Этьенна Жюля Марея, касается исследований в области аэро- и гидродинамики, хотя эта сторона его деятельности сейчас почти забыта.

Интерес Марея к аэродинамике возник из наблюдений за полетом птиц и насекомых, начатых еще в 1868 г.; однако первые его фотографии полета птиц относятся к 1882 г. Помимо "хронофотографирования" голубей, чаек, пеликанов и других птиц в полете (запечатленных в виде перекрывающихся изображений на неподвижной пластинке) Марей сконструировал макет машущих крыльев и стробоскоп, что позволяло ему изучать механику полета в "спокойной обстановке". Траектория, описываемая концом крыла птицы, также регистрировалась на неподвижной пластинке; с этой целью Марей прикреплял крошечные металлические отражатели к крыльям ворон и соколов и фотографировал их на черном фоне (ср. Геометрический человек). Начиная с 1888 г. для изучения полета птиц и насекомых Марей стал использовать аппарат с движущейся пленкой; в полете насекомых он находил сходство с греблей веслами.

Истоки аэродинамических экспериментов Марея ясно просматриваются в его книге "Полет птиц" (Le Vol des Oiseaux), опубликованной в 1890 г. В частности, он высказывает там следующее предположение: "С точки зрения сопротивления движению несущественно, движется тело в спокойном воздухе или же неподвижное тело обтекается потоком воздуха". В то время подобное утверждение выглядело не столь бесспорно, как ныне. Марей говорил о необходимости сооружения аэродинамических труб для изучения динамики полета и влияния на него сопротивления воздуха. Это чрезвычайно важно, во-первых, потому, что скорость атмосферного ветра все время изменяется и не известна нам достаточно точно. Во-вторых, в виду сложности аэродинамических задач чисто математический подход к изучению полета пока не дает должных результатов. "Именно поэтому, чтобы понять значение различных сторон воздушного способа передвижения, следует всегда обращаться к наблюдениям самой Природы, а еще лучше - к опытам в условиях реального полета".

Взяв за основу аппарат Г. Мюллера, предназначенный для наблюдения за движением воздуха при махе крыла, Марей создал собственную конструкцию. Для наблюдения за потоками воздуха при дневном свете Марей использовал многочисленные струйки дыма и соединил аэродинамическую трубу с фотоаппаратом. В брошюре, изданной для Парижской выставки 1900 г., Марей описывает свой аппарат следующим образом: "В большом канале со стенками из листового стекла, помещенном на темном фоне, с помощью вентилятора создается поток воздуха. Во избежание завихрений струя фильтруется через очень тонкую шелковую газовую ткань. В верхней части канала из маленьких трубочек выпускаются струйки дыма (обычно он создавался тлеющим трутом), которые идут вниз параллельно друг другу подобно натянутым струнам лиры. Если теперь помещать в канал препятствия различной формы, то можно видеть, как струйки огибают препятствия, отклоняются ими и образуют за препятствием разного рода вихри". Чтобы избавиться от конвекционных потоков (создаваемых большинством источников света), Марей производил съемку при вспышке магния.

На приведенных здесь фотографиях представлены результаты тридцати различных экспериментов. Верхний ряд снимков показывает, что происходит с потоком, когда на пути его под различными углами устанавливается слюдяная пластинка (на последнем снимке - три параллельные друг другу пластинки). Второй ряд снимков аналогичен первому с одной существенной разницей: под воздействием электрического вибратора струйки дыма колеблются с частотой десять раз в секунду, что дает возможность измерять скорость потока. Струйки замедляются, налетая на препятствие} но ускоряются, обтекая его. На остальных снимках показано обтекание тел различной формы. (Там, где конфигурация выглядит повторяющейся, второй снимок сделан не при "мгновенной" вспышке, а при горящей ленточке магния.)

Эти запечатленные на фотографиях опыты со струйками дыма интересны вдвойне. Во-первых, турбулентные потоки вокруг тел, помещенных в аэродинамические трубы, до сих пор - по крайней мере при небольших скоростях потока - исследуются с помощью дымовых струй. Во-вторых, очарование этих абстрактных картинок не раз привлекало к себе внимание не только специалистов, но и художников.

Примерно 1900 г. Коллеж де Франс, Париж Э. Ж. Марей. Дымоструйное устройство с 58 трубочками; электрический вибратор; освещение вспышкой магния. Сухая бромид-желатиновая пластинка 0,02 с (со вспышкой); 3 с Музей Марея (собрание Коллеж де Франс), Париж. [169, 173, 174, 100]