Рассказы об электричестве
Шрифт:
Смерть Рихмана потрясла ученый мир. Церковь же потребовала немедленного запрещения «богопротивных опытов», уверяя, что Рихмана постигла «божья кара». Интересно, что Ломоносов заранее предполагал возможность такого вывода. И в письме к Шувалову сделал такую приписку: «…чтобы сей случай не был протолкован противу приращения наук, всепокорнейше прошу миловать науки…»
С речами и статьями, доказывавшими, что смерть Рихмана не есть «божеское наказание», выступали многие ученые в разных странах. Тем не менее канцелярия Петербургской академии наук запретила даже упоминать слово «электричество» на предстоящем торжественном собрании. Все эти меры вызвали временное ослабление интереса к электрическим явлениям.
Ломоносов отдал немало сил для продолжения начатых в России работ. Он пытался найти способы безопасного наблюдения и измерений «электрической громовой силы», написал сочинение «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих». Наконец, по его настоянию академия объявила международный конкурс на лучшую теорию электричества.
Сам Ломоносов не признавал ньютоновского действия на расстоянии в пустоте и предпочитал картезианские вихри в эфире. Не мог он согласиться и с предложенной Франклином теорией электрической жидкости.
К 1756 году, когда окончился срок конкурса, предлагавшего «сыскать подлинную электрической силы причину и составить точную ее теорию», в академию поступило довольно много работ. Лучшей среди всех был признан мемуар, присланный из Берлина и подписанный именем Иоганна Эйлера, сына великого математика. Сам Леонард Эйлер права участвовать в конкурсе не имел, поскольку являлся членом Собрания Петербургской академии. Однако после того, как результаты конкурса были объявлены, Эйлер признался в обмане. Мемуар принадлежал ему. Свои рассуждения Эйлер строил на предположении, что сверхтонкая материя, создающая электрические силы, есть не что иное, как светоносный эфир. И все известные исследователям электрические явления относил за счет «нарушений равновесия в эфире», сгущения его или разрежения вблизи электризуемых тел. Таким образом, он обходился без введения «специальной электрической материи» Франклина.
К тому же 1756 году относится незаконченная и неопубликованная диссертация Ломоносова «Теория электричества, разработанная математическим способом». Ломоносов, как и Эйлер, исходит из эфира, но электризацию тел предполагает результатом вращательного движения частиц эфира внутри самих тел и в окружающем их пространстве.
Обе теории были принципиально новыми, потому что сводили причину электрических явлений не к свойствам мифической электрической жидкости, а к специфическим формам движения эфира, признанного реально существующим наукой того периода. Правда, отрицая движения электрической жидкости, теории Эйлера и Ломоносова носили чисто электростатический характер и приводили к неправильному представлению о грозозащите и об устройстве громоотводов…
Ломоносов писал о двух способах защиты от гроз. Первый заключался в сооружении на пустырях, а не на крышах зданий тщательно изолированных от земли «электрических стрел», «дабы ударяющая молния больше на них, нежели на головах человеческих и на храминах силы свои изнуряла». В этом отношении представления Франклина имели более важное для практики значение.
Второй способ грозозащиты русский академик видел в «потрясении воздухом». Это была дань старым воззрениям, гласившим, что отогнать грозу можно колокольным звоном. Впрочем, мнение о том, что тучи можно разогнать выстрелами из пушек или взрывами пороха, который нужно поднимать вверх на воздушном змее, существовали еще и во второй половине XIX века.
В городе Филадельфии к концу XVII века громоотводы были поставлены на все крупные здания. Лишь на доме, принадлежащем французскому посольству, дипломаты никак не соглашались водрузить спасительный шест. И что же, словно в назидание, в 1782 году в него ударила молния, произведя значительные разрушения.
В конце концов даже те, кто не соглашался с выводами Франклина, вынуждены были признать полезность громоотводов. Люди кинулись в другую крайность. Металлические штыри и заостренные прутья устанавливались на каретах, дамы в Париже носили шляпки с громоотводами. Но лишь после того, как молния ударила в шпиль Петропавловского собора и зажгла его, началась эра строительства громоотводов для России.
Скорость движения прогресса
В период с 1928 по 1933 год три швейцарских физика — Браш, Ланж и Урбан решили попробовать использовать энергию молний для своих опытов. На горе Дженерсо, где атмосфера всегда щедро насыщена электричеством, они подвесили на высоте около восьмидесяти метров над землей металлическую сетку, которая должна была собирать из туч положительные заряды…
Очевидцы рассказывали, что это было страшное устройство, работа с которым требовала отчаянного мужества. Сеть исправно работала, собирая заряды и повышая свой потенциал. Когда он достигал максимума, воздушный промежуток с оглушительным треском пробивала огненная искра длинной более четырех метров! Разряд длился примерно сотую долю секунды, а сила тока при этом достигала десятков тысяч ампер!
В один из недобрых дней во время опасного эксперимента от разряда такой молнии, пойманной в сеть, погиб Курт Урбан, после чего эксперименты на горе Дженерсо прекратились. Правда, прошло совсем немного времени, и они возобновились в других местах. Сейчас группы по изучению атмосферного электричества снабжены чувствительной регистрирующей и предупреждающей аппаратурой, ракетными комплексами… Гудит зуммер, предупреждающий о том, что напряженность электрического поля в воздухе превышает критическую величину. Обстановка грозовая. Дежурные занимают свои места за пультами. Вот нажата кнопка «пуск» — и со «стола» вверх с шипением уходит метровая геодезическая ракета, увлекая за собой тонкий провод. Красно-желтая реактивная струя успевает подняться всего на несколько сотен метров, как окрестность озаряется ярким белым светом. Это разрядилась одна из подошедших туч…
Ежегодно над земным шаром бушует около 45 тысяч гроз. Различные специалисты приводят разные цифры, но это не принципиально. Примерно каждые четыре секунды где-то сверкает молния. И если учесть, что средняя гроза по потенциальной мощности может быть сравнима с атомной бомбой, то просто плакать от бессилия хочется — столько энергии в мире пропадает зря!..
Сегодня ученые много знают о грозах. Их изучают с земли, фотографируют из космоса со спутников. Их изучают изнутри. Сейчас стало обычным явлением, что самолеты, начиненные измерительной аппаратурой, кружатся около эпицентра грозы. Приборы фиксируют силу заряда, напряженность электрического поля, степень ультрафиолетового и рентгеновского излучений при блеске молний.
Наконец, и на земле, в лабораторных условиях, ученые научились получать искусственные молнии. И все-таки… В образовании молнии есть еще немало таинственного для науки. Судите сами: критическая напряженность поля, при которой в лабораторных условиях возникает электрическая искра, равна примерно трем миллионам вольт на метр. А сколько ни измеряли эту величину в облаках с самолетов, получить значений больше двухсот — трехсот тысяч вольт на метр никогда не удавалось. Как же возникают молнии?.. На этот вопрос точного ответа пока у нас нет!