Почти два года потребовалось ему, чтобы теоретически доказать правильность своего предположения, толчок которому дали наблюдения в Кучино. Он без конца повторял опыты — уже не со змеями, а с падающими пластинками. Николай Егорович знал об опыте француза Муйара, заключавшемся в следующем. Продолговатый прямоугольник из картона, которому сообщено начальное вращение, во время падения будет сохранять вращение в заданную сторону и перемещаться в горизонтальном направлении, то есть планировать. С другой стороны, известно: планирование под некоторым углом требует наличия подъемной силы. Следовательно, вращающаяся пластинка развивает подъемную силу.
Кроме повторения опытов с падающими пластинками, Жуковский провел опыты в аэродинамической трубе, подтвердившие его предположение: при обходе потоком контура пластинки должна быть получена циркуляция скорости, равная интенсивности охватываемых вихрей.
С огромным вниманием и интересом Чаплыгин познакомился с теоремой своего учителя о подъемной силе крыла и ее доказательствами. Первоначально он узнал об этом из доклада «О присоединенных вихрях», прочитанного Жуковским 15 ноября 1905 года в Математическом обществе. Годом позже он мог сделать это, что называется, «с карандашом в руках», поскольку под таким же названием работа была опубликована в «Трудах Отделения физических наук Общества любителей естествознания». (Кстати, в том же 1906 году Жуковский написал близкую по теме работе «О присоединенных вихрях» статью «О падении в воздухе продолговатых легких тел, вращающихся около своей продольной оси», которая тогда осталась неопубликованной. Читатели данной книги могут, оттолкнувшись от названия статьи, заняться такими опытами. Отрежьте узкую и продолговатую полоску бумаги и дайте ей свободно падать на пол. Вы увидите, что, падая, она будет быстро вращаться вокруг мгновенно возникающих продольных осей — вот вам наглядная модель вихревого движения, позволившая Жуковскому в его рассуждениях заменить тело вихрем.)
В «Присоединенных вихрях» Николай Егорович не только излагал теорему и приводил ее доказательства. Что самое важное и ценное, — в этой работе предлагалась чрезвычайно простая, понятная и удобная формула расчета подъемной силы. Она включала в себя три сомножителя: плотность воздушного потока, его скорость и величину циркуляции (академик Л. С. Лейбензон называет ее циркуляцией скорости).
Правда, если с двумя величинами из трех с самого начала было все ясно и они легко поддавались измерению, то с третьей величиной дело обстояло иначе. Упрощенно говоря, было трудно сказать что-либо определенное о причинах и характере циркуляции и в связи с этим о том, как распределяются скорости потока по контуру тела (крыла).
Николай Егорович нередко приходил к Чаплыгину в его квартиру на Пречистенке. Одна из последних встреч накануне очередного двенадцатого съезда русских естествоиспытателей и врачей произошла осенью 1909 года. Когда Жуковский вошел, Сергей Алексеевич сидел за столом и что-то писал, низко склонив над листом крупную, рельефную голову. Это была характерная для него рабочая поза, объяснявшаяся тем, что серые с голубизной глаза его были разные: один близорукий, другой дальнозоркий. Отрываясь от работы, он встречал собеседника удивительным взглядом: один глаз был больше и ярче другого, лицо некоторое время сохраняло выражение полной отрешенности...
Начали они беседу, сидя лицом к лицу, а закончили, как бывало не раз, отвернувшись друг от друга. Нет, конечно: никакого даже намека на ссору или размолвку. Просто они оба увлекались, начинали пальцами писать формулы в воздухе и в поисках свободного места на воображаемой доске крутились на стульях.
Сергей Алексеевич запомнил эту встречу. Вероятно, она оставила след в памяти потому, что именно тогда состоялся серьезный разговор о сформулированной Жуковским теореме подъемной силы, привлекший внимание Чаплыгина к нерешенной задаче количественного определения величины циркуляции. Разговор, который закончился откровенным признанием Николая Егоровича.
— Как вычислить величину циркуляции, я, к сожалению, не знаю...
После такого длинного отступления нам следует вернуться на съезд русских естествоиспытателей и врачей, на то заседание секции воздухоплавания 2 января 1910 года, на котором Жуковский докладывал о тогдашнем состоянии аэродинамики (полное название доклада такое: «Современное состояние аэродинамики в связи с воздухоплаванием»).
Как всегда, Жуковского слушали с неослабным вниманием, Чаплыгин — тоже: ведь Николай Егорович говорил о том, что с некоторых пор овладело помыслами и его самого, то есть о природе подъемной силы крыла, других теоретических вопросах, возникших в связи с развитием воздухоплавания («воздухоплавание» — термин традиционный; на заседании секции речь шла о летательных машинах тяжелее воздуха). Говорил, подводя итоги сделанному и намечая программу дальнейших исследований.
