Александр Морозов - Михаил Васильевич Ломоносов. 1711-1765

Ломоносов близко подошел к разгадке происхождения атмосферного электричества, надолго опередив в этом науку своего времени. Он сообщает об опытах и наблюдениях, которые остались вне поля зрения Франклина. Он подробно говорит о различных метеорологических явлениях: движении ветров, внезапном наступлении морозов и оттепелей, испарениях и осадках — различных условиях, при которых в воздухе возбуждается электрическая сила.

В земле и над землей действуют исполинские силы. Земная атмосфера находится в непрестанном движении. Холодные слои атмосферы в силу своей большей тяжести непрерывно, «по незыблемым естества законам», должны стремиться вниз, вытесняя теплый воздух нижних слоев. «Сему восходящего и нисходящего воздуха течению толь часто должно приключаться, коль часто тягость (тяжесть — А. М.) вышшей Атмосферы превосходит вес нижния; сверьх сего нижней воздух должен верьхнему встречаться и с оным сражаться на разной вышине и разным стремлением, по мере вышины и разности теплоты и густости; наконец, надлежит сему удобнее приключаться тогда, когда сильным летним зноем поверьхность земная нагорев лежащий на себе воздух греет и расширяет, между тем над облаками превеликая стужа среднюю часть Атмосферы стесняет». По мнению Ломоносова, электричество в атмосфере и происходит от трения водяных и различных других паров, постоянно присутствующих в воздухе.

Ломоносов указывает на неравные погружения атмосферы, на борьбу между теплыми и холодными течениями воздуха. Атмосфера, утверждал он, «не везде горизонтальною равностию простираясь осядает». Ее движения осложняются характером земной поверхности, условиями ее нагревания солнечными лучами. «Того ради, когда громовые тучи прежде дождя всходят, тогда нижние облака по большей части к верху и к низу наподобие бугров выдвигаются, косматые пары к земли простираются и завиваются кудрявые вихри, отворяются темные хляби и сверху того выше сих явлений ясное небо мрачною синевою покрывается».

Ломоносов первый в мире создал теорию атмосферного электричества, которая в своей принципиальной основе вполне отвечает современному представлению об этих явлениях.

Ломоносовское понимание электрических явлений, происходящих в атмосфере, отличалось удивительной ясностью и глубиной, которых были лишены не только ученые его времени, но и последующих столетий. Так, например, Ломоносов совершенно справедливо указывал, что облако, несущее электрический заряд, заряжено по всему своему объему и состоит из бесчисленного множества отдельных заряженных частиц. «Странно может быть покажется, — говорил Ломоносов, — что толь маленькими шаричками толь ужасная сила производится; но дивиться перестанете, когда примете в рассуждение неисчислимое оных множество и водяной материи в облаке безмерную поверхность разделением ее на мелкие частицы происшедшую». Как указал недавно профессор А. К. Тимирязев, еще в 1929 году в Лондоне метеорологу Симпсону в своей лекции приходилось бороться с распространенными среди подавляющего большинства современных физиков представлениями о том, что облака заряжены так же, как металлические проводники, и доказывать, что заряд в облаке распределен по всему объему. Симпсон указывал, что если в облаке поместить заряженный и изолированный проводник, то заряд сохраняется длительное время, а, следовательно, само облако никак не может быть отождествлено с проводником. [288] Очерки по истории физики в России. Под ред. А. К. Тимирязева, М., 1949, стр. 15–16.

Гениальная теория восходящих и нисходящих токов воздуха, предложенная Ломоносовым, предвосхитила разработанное лишь в XX веке учение о смене воздушных масс и взаимодействии теплого тропического потока воздуха и арктического холодного. То, что Ломоносов называл «вышшей Атмосферой», и представляет собой движение масс арктического воздуха, спускающегося вниз (так называемые фронтальные грозы), а вихреобразные движения теплого воздуха, также вызывающие развитие атмосферного электричества (термические грозы), находили объяснение у Ломоносова в движениях «нижней Атмосферы».

Предложенное Ломоносовым истолкование явлений, происходящих в верхних слоях атмосферы, произвело большое впечатление на Леонарда Эйлера, который сумел оценить всё принципиальное значение ломоносовской постановки вопроса. «То, что остроумнейший Ломоносов предложил относительно течения этой тонкой материи (т. е. электричества. — Л. М.) в облаках, должно принести величайшую помощь тем, кто хочет приложить свои силы для выяснения этого вопроса. Отличны его размышления об опускании верхнего воздуха и о внезапно происходящем от этого жесточайшем морозе. Что, действительно, в верхней атмосфере свирепствует самый сильный холод, доказывает более чем достаточное число наблюдений; а как этот крайне холодный воздух побуждается к опусканию, мне кажется возможным вывести из самых достоверных положений гидростатики», — писал Л. Эйлер 22 января 1754 года в Академию наук.

Рассуждения Ломоносова о восходящих и нисходящих токах воздуха, о движении больших воздушных масс, в сочетании с его учением о теплоте и упругой силе газов, положили начало научного познания строения и динамики атмосферы. Замечательные мысли Ломоносова о движении различных токов воздуха нашли свое окончательное раскрытие и завершение в трудах великого русского ученого, создателя аэродинамики, отца русской авиации Николая Егоровича Жуковского.

Ломоносов уделял большое внимание изучению верхних слоев атмосферы и после произнесения своего «Слова о явлениях воздушных». Для этой цели он изобретает небольшой аппарат для подъема на значительную высоту метеорологических приборов. Представленный им 5 марта 1754 года проект и рисунок этой «машины» заслужил одобрение Конференции, которая и постановила «приказать реченную машину по приложенному к сему рисунку для опыта сего изобретения сделать под его господина автора смотрением». 1 июля того же года Ломоносов уже демонстрировал свою, как он ее называл, «аэродромную машину», «имеющую назначением при помощи крыльев, приводимых в движение горизонтально в разные стороны заведенной часовою пружиною, сжимать воздух и подниматься в верхние слои атмосферы для того, чтобы можно было исследовать состояние верхнего воздуха метеорологическими приборами, прикрепленными к этой аэродромной машине».

Протоколом засвидетельствовано, что при заведенной пружине машина «быстро поднималась вверх». Ломоносов, со своей стороны, обещал работать над дальнейшим ее усовершенствованием, чего, по его мнению, можно было достигнуть, «если взять пружину побольше, если увеличить расстояние между крыльями и если коробка, содержащая пружину, для уменьшения весу будет сделана из дерева». Таким образом, Ломоносов был первым изобретателем действовавшего летательного прибора тяжелее воздуха, являющегося прообразом новейших геликоптеров (вертолётов). В то же время ему принадлежит приоритет в отношении идеи зондирования верхних слоев атмосферы и забрасывания в них самопишущих приборов для метеорологических целей, что осуществляется в наше время с помощью шаров-зондов.