Электричество атмосферы

Прежде исследований Вольта об электричестве нашей атмосферы, я упомяну о подобных опытах его предшественников. Чтобы верно судить о дороге, путешественник должен обратить взоры на начало и конец своего путешествия.

Прежде всех надобно вспомнить доктора Валля (Wall), писавшего В 1708 г. В одном из его сочинений находим следующее остроумное замечание: «Свет и треск наэлектризованных тел можно, до некоторой степени, уподобить молнии и грому». В 1735 г. Стефан Грей написал почти то же самое: «Вероятно, что со временем найдут средство собирать электрический огонь и увеличивать силу такого деятеля, который, по моим опытам, кажется тождественным с молнией и громом, если малое позволительно уподоблять большому».

В этих замечаниях большая часть физиков видели простое сравнение и не думали, чтоб Валль и Грей действительно были уверены в тождестве электрических искр с молнией. Но такое мнение не должно приписывать Нолле, который в своих «Уроках опытной физики» (1746 г.) сказал: «Грозовое облако, носящееся над земными предметами, есть не иное что, как наэлектризованное тело, стоящее против не наэлектризованных. Гром в руках природы то же, что электричество в руках физиков». Эту мысль подтвердил Нолле многими аналогичными явлениями, и для полного доказательства его остроумного предположения, для превращения этого предположения в теорию недоставало только прямых опытов.

Первые мысли Франклина о сходстве электричества с молнией были также простыми догадками. Между ним и Нолле различие состояло только в том, что Франклин думал об опыте, который бы доказал или опроверг его предположение; Нолле же ни слова не говорит о возможности такого опыта. Самый же опыт нужно было сделать с металлическим прутом, изолированным и с острием на верхнем его конце: если молния есть электричество, то прут даст искры, как проводник электрической машины.

Не уменьшая славы Франклина, я должен заметить, что предполагаемый им опыт был почти бесполезен. Солдаты пятого римского легиона сделали его в Африке, когда, по словам Цезаря, все их копья покрылись огнем во время одной грозы. Также многие мореплаватели видели Кастора и Поллукса на мачтах и на других выдавшихся частях их кораблей. Наконец в некоторых странах, например, в Фриуле, в замке Дуино, сторожа и служители строго исполняют желание Франклина: там о приближении грозы извещают звоном колокола, само же приближение предузнают посредством искр, извлекаемых алебардами из вертикального металлического прута. Эти обстоятельства или многим были неизвестны, или считали их недостаточными для доказательства тождества электричества с молнией, и потому Далибар, наш соотечественник, 10-го мая 1752 г., из большого заостренного металлического прута, поставленного в саду Марли-де-Виль, получил небольшие искры, как из проводника электрической машины. Франклин, в Соединенных Штатах, месяцем позже повторил тот же опыт посредством змея. Громоотводы суть непосредственные следствия этих опытов, и знаменитый американский физик не упустил случая рекомендовать их для употребления.

Некоторая часть публики в деле наук по необходимости верит на слово и почти всегда произносит решительные приговоры. Так громоотводы произвели общий энтузиазм, и любопытно следить за ними в сочинениях того времени. Здесь найдете путешественников, которые, будучи застигнуты грозой в открытом поле, поднимали свои шпаги к облакам, принимая положение Аякса, угрожавшего богам. Там духовные, не имеющие позволения носить шпаги, горько жаловались на лишение такого талисмана, такого верного предохранительного средства от молнии. Вот один сочинитель не шутя советует становиться под кровельный желоб при начале грозы, потому что мокрое платье считалось наилучшим проводником электричества. Но вот самый забавный оригинал: он сделал себе шапку, от которой спустил длинные металлические цепи, и в этом уборе ходил по ручью; и пр., и пр. Надобно сказать, что некоторые физики не соглашались с общим энтузиазмом. Они допускали тождество молнии с электричеством, доказанное опытом в Марли-де-Виль, но редкие и слабые искры, получаемые из металлического прута, заставляли их думать, что громоотводы не могли извлекать всего огромного количества электрической жидкости, содержащегося в грозовых тучах. Опасные опыты Рома-де-Пекар не переменили их мнения, потому что этот наблюдатель употреблял змей, высоко спущенный на металлической проволоке и извлекавший электричество почти из самых туч. Но несчастная смерть Рихмана^*, убитого искрой из громоотвода, устроенного им на его доме в С.-Петербурге, поколебала упорство противников франклиновых снарядов. Тогда трагический конец С.-Петербургского академика археологи начали сравнивать со смертью Тулла-Гостиллия, по словам Плиния, натуралиста, пораженного громом за неточное исполнение обрядов, которые предшественник его Нума установил для низведения грома на землю. Но, с другой стороны, физики без предубеждений то же происшествие считали новым данным, доказывающим, что даже невысокий металлический прут может давать не одни мелкие искры, а истинные потоки электричества. После того все споры о силе громоотводов не заслуживают уже никакого внимания; даже я не исключаю отсюда горячий спор о вопросе: чем должны оканчиваться громоотводы? острием или шаром? Всем известно, что в этом споре деятельно участвовал король Георг III, бывший на стороне громоотводов с шарами единственно потому, что Франклин, счастливый его соперник в делах политических, требовал, чтоб его снаряды делались с остриями. Итак, спор о громоотводах принадлежит не физике, но войне за американскую независимость.

Лишь только узнали об опытах в Марли, как Лемонье, член нашей академии, в своем саду в С.-Жермен-на-Лэ (Saint-Germen en-Laye), поставил вертикально длинный металлический шест, старательно изолировал его от земли и с того времени наблюдал электрические кисти не только во время грозы, но и при совершенно ясном небе. Это прекрасное открытие было следствием, по-видимому, незначительной перемены в снаряде Далибара.

Лемонье, сверх того, заметил, что молния ясных дней в каждые сутки правильно изменялась в своей силе. Беккария определил законы этого суточного периода своими прекрасными наблюдениями и доказал еще, что во все времена года, на всех высотах, при всяком ветре, электричество ясного неба бывает постоянно положительное или стеклянное.

Следуя таким образом хронологическому порядку наших успехов в познании атмосферного электричества, я дошел до трудов Вольта, обогативших эту важную часть метеорологии. Труды его состояли в усовершенствовании способов наблюдения и в подробном исследовании различных обстоятельств возбуждения и распространения электричества в воздухе.

При начале образования какой-нибудь ветви наук, наблюдатели занимаются только открытием новых явлений, откладывая до другого времени точное их измерение. В электричестве, например, многие физики в этом отношении оказали справедливо уважаемые услуги. Лейденская банка украшала уже все европейские физические кабинеты, когда никто еще не думал об истинном электрометре. Первый такого рода снаряд относится к 1749 г.; он был сделан двумя членами нашей академии, Дарси и Леруа, но не вошел в общее употребление по своей неподвижности от слабых действий электричества.

Нолле предложил (1732) электрометр, который с первого взгляда казался удобнее и гораздо чувствительнее электрометра Дарси. Его надобно было сделать из двух нитей, расходившихся от действия отталкивающей силы электричества, и угол их взаимного удаления служил бы мерой этого действия. Кавалло исполнил мысль Нолле (1780 г.), употребив тонкие металлические проволоки с шариками из бузинной сердцевины на их концах; Вольта отбросил бузинные шарики и проволоки переменил на сухие соломинки. Такая перемена казалась незначительной; но в электрометре Вольта увидали неожиданное и драгоценное свойство, состоящее в том, что взаимное удаление соломинок между 0° и 30° пропорционально силе электричества.

В письме к Лихтенбергу 1786 г. Вольта описал многочисленные опыты над свойствами своих электрометров, объяснил способы делать их показания способными для сравнения, измерять ими сильные заряды, и каким образом нужно соединять их с конденсатором для открытия электричества слабейшего. Замечательно, что в новейших физических сочинениях не находим мыслей и намерений Вольта, и потому письмо его рекомендуемое всем молодым физикам. Оно научит их трудному искусству наблюдений, научит не доверять поверхностным описаниям и употреблению снарядов, переменяя их формы. То же письмо покажет, что люди гениальные не боятся подробностей, не спешат, и за то идут твердо, а не скользят по неверной, хотя и гладкой дороге. Письмо Вольта особенно полезно для настоящего времени, когда издание книг сделалось чисто торговыми спекуляциями, когда ученые сочинения, составляемые по одному и тому же оригиналу, различаются одно от другого только едва приметными оттенками редакции. Авторы таких компиляций пренебрегают опытами и теориями, забытыми или непонятыми их образцом. Итак, не полезно ли советовать начинающим читать одни оригинальные сочинения? Только в них можно находить и важные предметы для исследований, и верную историю открытий; только они покажут ясно истинное и ложное; только из них можно приобрести умение отличать основательные теории от пустых предположений, обольщающих основателей компиляций.

Когда Соссюр (1785 г.), воспользовавшись действием остриев на электрическую жидкость, увеличил чувствительность электрометра Кавалло присоединением к нему заостренного металлического прутика от восьми до девяти дециметров длиною, и когда после таких опытов проволоки с бузинными шариками неаполитанского физика были заменены сухими соломинками, — тогда казалось, что снарядец не мог уже получить никаких важных улучшений; но Вольта в 1787 г. сделал его еще способнее для открытия присутствия электричества в воздухе: к металлическому прутику Соссюра он начал прикреплять горящую восковую свечу или даже одну светильню.

Конечно, никто не предвидел результатов такого прибавления. Физики давно заметили, что пламя есть прекрасный проводник электричества, и потому, по их мнению, оно не могло собирать эту жидкость. Но Вольт, одаренный здравым смыслом и владея строгой логикой, понял следствия своей выдумки и объяснил ее причину. Если пламя, расширяя воздух, производит в нем восходящие и нисходящие течения, то от них металлическое острие приходит в соприкосновение с наибольшим числом воздушных частиц и тем втрое или вчетверо увеличивает всасывающую его способность.

Если пламя извлекает из воздуха электричество лучше, нежели металлические острия, то — говорит Вольта — не должно ли считать его наилучшим средством предупреждать грозы или уменьшать их страшное действие? Действительно, по сильным действиям небольшого огонька на электрометре позволительно заключить, что широкие огни, зажигаемые в полях, а еще лучше на местах возвышенных, весьма скоро извлекут все электричество из огромных объемов воздуха и паров.

Вольта желал, чтоб его мысль была поверена прямым опытом; но до сих пор никто не обратил внимания на его предложение. Может быть, сравнение метеорологических наблюдений в английских графствах, наполненных огнедействующими фабриками и заводами, и в графствах земледельческих подтвердит основательное предположение комского физика.

Огни громоотводные заставили Вольта выйти из обыкновенной его строгости и позабавиться над учеными археологами, которые, подобно пресловутому Дютану, в каждом древнем авторе видят зародыши современных открытий. Вольта приглашал их возвратиться к баснословным временам Греции и Рима и принять во внимание, что их жертвоприношения совершались на открытом воздухе, и что на жертвенниках зажигались большие огни, от которых и от жертв поднимались густые черные столбы дыма.

Все жертвенные церемонии народ считал необходимым для умилостивления богов, для удержания гнева громовержца Юпитера; а в сущности огни были физические опыты, тайну которых знали жрецы, и которые тихо сводили молнию на землю. Правда, впоследствии, в блестящую эпоху жизни греков и римлян, жертвоприношения производились уже в закрытых храмах; но это возражение против толкования Вольта не имеет силы, потому что, по мнению нашего товарища, Пифагор, Аристотель, Цицерон, Плиний и Сенека были невежды, не знавшие даже преданий, оставшихся от их предков.

Шутка была забавна и язвительна, но не могла произвести полного действия, потому что завистливые археологи, рывшиеся в старых книгах и находившие в них истинные и мнимые зародыши великих новейших изобретений, желали не возвышать достоинства умерших, а унижать своих современников.

Почти все физики причиною электрических явлений считают две жидкости различных свойств, при некоторых обстоятельствах отдельно скопляющихся на поверхностях тел. Это предположение естественно приводило к исследованию источника атмосферного электричества. Задача важная, и один простой, но тонкий опыт наводит на путь к ее решению.

Когда в изолированном сосуде испаряется вода, тогда Вольтов конденсатор показывает ясные признаки отрицательного электричества.

Вот опыт, и я с сожалением должен сказать, что нельзя определить с точностью, кому он принадлежит. В одной из своих «записок» Вольта говорил, что мысль о нем пришла к нему на ум еще в 1778 г., но различные обстоятельства не позволяли сделать его, и только в Париже, в марте 1780 г., в присутствии некоторых членов академии наук, Вольту удалось произвести его с успехом. С другой стороны, Лавуазье и Лаплас в последней строке своей «записки» о том же предмете написали только следующее: Вольта охотно присутствовал при наших опытах и был для нас полезен.

Каким образом согласить два противоположных показания? Одна историческая заметка, изданная самим Вольтом, не объясняет дела, потому что она не говорит определительно ни об идее опыта, ни о физике, который предугадал, что в нем можно успеть посредством Вольтова конденсатора. Первая попытка, сделанная в Париже Вольтом и двумя французскими учеными, была неудачна по неблагоприятному гидрометрическому состоянию атмосферы. Через несколько дней на даче Лавуазье признаки электричества оказались явственными при прежних способах наблюдений. Вольта не участвовал в этом возобновленном опыте.

В этом-то обстоятельстве состоит все затруднение. Некоторые физики, без подробного рассмотрения дела, считают первооткрывателями всякого явления тех ученых, которые в первый раз опытом доказали его существование; для других же опыт кажется простой механической работой и честь изобретения приписывают составившему проект опыта.

То и другое правило подлежат многим исключениям. Паскаль своему зятю Перрье предоставил труд взойти на Пюи-де-Дом для проверки теории барометра, а между тем только имя Паскаля присоединяется к имени Торричелли, когда говорят об открытии тяжести воздуха. Напротив, Мичель и Кавендиш, в глазах многих физиков, ни с кем не разделяют славы знаменитого опыта над притяжением земных тел, хотя прежде них многие ученые думали о таком опыте. Труд Вольта, Лавуазье и Лапласа не подходит ни под одну из этих категорий. Если хотите, я соглашаюсь, что только гениальный человек может вздумать, что электричество участвует в парообразовании; но чтоб вывести эту мысль из области предположений, надобно изобрести особенные средства для наблюдений и даже надобно устроить новые снаряды. Снаряды, употребляемые Лавуазье и Лапласом, изобретены Вольтом; они устроены им в Париже при их глазах; он был при первых опытах. По таким обстоятельствам, имя Вольта нельзя отделить от имен исследователей электрических паров. Но без положительного свидетельства этого великого физика, кто может утверждать, что опыт был сделан не по внушению французских ученых? Итак, здесь и за Альпами, говоря об электричестве паров, нельзя разделять имен Вольта, Лавуазье и Лапласа; пора забыть национальное соперничество для пользы исторической истины.

Надеюсь, что эти замечания положат конец спорам, беспрестанно возбуждаемым ненавистными страстями, и докажут, что умственную собственность нужно ценить выше материальной. Если три человека гениальных, достигших в XVIII столетий вершины ученой славы, не могли согласиться в праве изобретения совокупно произведенного опыта, то надобно ли удивляться подобным спорам между начинающими?

Несмотря на это длинное отступление, я не должен оставить упомянутый опыт, не объяснив его важность, не показав, что он составляет основание любопытнейшей части метеорологии. Впрочем, для этот достаточно несколько слов.

Когда изолированный металлический сосуд с испаряющеюся водой становится электрическим^**, тогда — говорит Вольт — вода, переходя из состояния жидкости в состояние паров или воздухообразное, от соприкасающихся с нею тел заимствует тепло и электричество. Итак, электричество входит в состав больших масс паров, образующихся из морской воды, из рек и озер. Пары эти, поднимаясь, встречают холод в высших странах атмосферы, сжимаются, электрическая жидкость освобождается из них, скопляется и, по неспособности воздуха проводить ее, может возвращаться на землю только посредством дождя, снега, града и в виде молнии.

По этой теории электричество, распространяющее ослепительный свет от востока к западу, от юга к северу, сопровождаемое оглушающим громом, упадающее на землю с разрушительным своим действием, производящее пожары и поражающее смертью, происходит от непрерывных испарений, от явления неизбежного и совершающегося неощутительно для наших чувств. Сравнив причины с действиями, принуждены будем сознаться, что природа представляет чудные противоположности.

Примечания

*. Академик Рихман убит молнией 1753 года 26 июля (стар. стиль). Изображение и описание комнаты, в которой он делал наблюдения над искрами из громоотвода, находится в рассуждении Ломоносова «О явлениях воздушных, от электрической силы происходящих», читанном в торжественном собрании С.-Петербургской Академии Наук 1753 г. 26 ноября.

В то же время Ломоносов наблюдал над своим громоотводом. Вот его слова. «В роковой этот день, 26 июля, в первом часу пополудни, когда слаба очень казалась громовая сила, но слабым блистаниям и тихому грому и по отстоянию электрического облака, которое зенита не совсем достигало, и вся сила десять градусов от севера к западу на вышине тридцати градусов быть казалась (при громоотводе был нитяной электрометр). Тогда сидел я при указателе воздушной электрической силы с материями разного рода, которыми выводя искры наблюдал разный цвет оных. Внезапный сильный удар, г. Рихману смертоносный, умалив и вскоре отняв всю из прута силу, которая была около 15 градусов, пресек мои наблюдения».

**. Ныне известно, что опыт не удается с перегнанной водой. Это обстоятельство, весьма любопытное в теории парообразования, не уменьшает метеорологической важности труда Вольта, Лавуазье и Лапласа, потому что вода морская, озерная и речная никогда не бывает чистой.