Александр Матанцев - Древние и не совсем древние технологии для извлечения атмосферного электричества и пьезоэлектричества

Михаил Василевич Ломоносов(1711 – 1765), первый российский ученый-энциклопедист, серьезно занимавшийся химией, физикой, астрономией, географией, геологией, филологией, поэт, художник, историк, изобретатель. Широту интересов и глубину познаний природы вещей можно сравнить с Леонардо да Винчи. Ломоносов стал автором первой теории электричества и основоположником изучения электрических явлений в России [264]. Летом 1753 года Рихман и Ломоносов поставили уникальный эксперимент, который показал, что электрическая сила может проявляться и без грома, и что гром и молния не являются причиной электрической силы, проявляемой в воздухе, а наоборот, электрическая сила сама есть молнии и грома причина. Ученые устроили публичную пальбу из батареи пушек так, что гром сотрясал небо, однако электрический указатель ничего при этом не показывал. Так и было доказано, что искусственный гром электрической силы точно не создает. Выводы послужили для создания Ломоносовым основы для первой теории атмосферного электричества. И на сентябрь того же года был запланирован доклад Ломоносова, который должен был сопровождаться экспериментами Рихмана, где должна была быть изложена теория и объяснено ее практическое значение. Авторитет Ломоносова и поддержка со стороны именитых ученых того времени, позволили ему выступить с докладом в ноябре 1753 года. Доклад назывался «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих, предложенное от Михаила Ломоносова». В докладе была впервые изложена теория, научным материалистическим языком объясняющая электрические явления в атмосфере. Как утверждал Ломоносов, электричество в атмосфере возникает от трения частичек пыли и других частичек, взвешенных в воздухе, с мелкими капельками воды, происходящего во время вертикальных движений потоков воздуха. Он отмечал, что вертикальные нисходящие и восходящие потоки являются причиной многих явлений, а не только грома и молнии. Электризация, по мнению Ломоносова, происходит следующим образом: теплый воздух устремляется ввысь, неся с собой «жирные и горючие пары» вместе с иными примесями, содержащимися в воздухе. Частицы паров Ломоносов именует «шаричками». «Шарички», по его словам, обладают свойствами близкими к твердому телу, и поэтому не могут смешиваться с частичками воды (с каплями дождя), которые встречаются им на пути. Результатом трения между «шаричками» и частичками воды является возникновение электрических зарядов на тех и на других. По словам Ломоносова, этот заряд распространяется по облаку и занимает все. Разрабатывая эту теорию, Ломоносов подошел ближе всех своих предшественников к современным грозовым теориям. Ломоносов был очень недоволен теориями статического электричества, предлагаемыми зарубежными исследователями того времени. Он считал, что в них недостаточно исследованы некоторые значимые вещи. Он инициировал конкурс, объявленный Академией наук на наиболее точную теорию электрической силы и объяснение ее подлинной причины. Ломоносов считал, что электричество – форма движения эфира. Он отмечал, что электрическое действие вызывается легким трением и состоит в силах отталкивания и притяжения, а также участвует в процессах, связанных со светом и огнем. Теория электричества Ломоносова, связанная с движением эфира, была передовой для того времени, и получила дальнейшее развитие в трудах Эйлера. Ее придерживался Фарадей, считая электричество именно движением упругой среды, заполняющей все пространство и пронизывающей все тела. Ломоносов изготовил специальный прибор для регистрации силы грозового разряда. После экспериментов с ним он пришел к однозначному выводу о целесообразности использования громоотводов, чтобы молния ударяла именно в них, а не туда, где могут пострадать люди. Вопреки мнению Франклина, Ломоносов отметил важность заземления громоотвода. В своей диссертации «Теория электричества, разработанная математическим способом» Ломоносов, так же, как и Эйлер, отрицает особую «электрическую материю» и объясняет электрические явления, пользуясь эфирной гипотезой. Таким образом, Эйлер приписывал эфиру добавочную потенциальную энергию, обусловленную его упругой деформацией, а Ломоносов – добавочную кинетическую энергию, обусловленную вращением частиц эфира. Но обе теории сводили электрические явления не к специфическим субстанциям, а к специфическим формам движения, что получило своё дальнейшее развитие в XIX в., в частности, в работах Фарадея. При этом Ломоносова можно считать предшественником Фарадея ещё и потому, что он, как в немалой степени и Эйлер, стремился свести электрические, световые и, отчасти, тепловые явления к свойствам одной и той же субстанции – эфира.

Георг Вильгельм Рихман(нем. Georg Wilhelm Richmann ) (1711 – 1753) – русский физик немецкого происхождения, действительный член Академии наук и художеств (адъюнкт с 1740, профессор физики с 1741) [265]. Основные работы – по калориметрии и электричеству. Вывел носящую его имя формулу для определения температуры смеси однородных жидкостей, имеющих разные температуры. Проводил опыты по теплообмену и испарению жидкостей в различных условиях. Предложил первую работающую модель электроскопа со шкалой. Соратник и друг М. В. Ломоносова. 3 июля 1752 года он представил на Конференции Академии доклад, не появившийся в печати. Его опыты над атмосферным электричеством, сведения о которых он постоянно сообщал в «Петербургских Ведомостях», производились регулярно летом 1752 и 1753 годов. От установленного на крыше дома, где жил Рихман, железного изолированного шеста в одну из комнат квартиры была проведена проволока, к концу которой крепились металлическая шкала с квадрантом и шелковая нить, по углу отклонения которой под воздействием атмосферного электричества Рихман делал измерения. Рихман неутомимо работал со своим прибором, который усовершенствовал, соединив его с лейденской банкой [86]. 6 августа 1753 года во время грозы, когда Рихман стоял на расстоянии около 30 см от прибора, от последнего направился к его лбу бледно-синеватый огненный шар. Раздался удар, подобный пушечному выстрелу, и Рихман упал мёртвый. Ломоносов писал: «Рихман умер прекрасной смертью, исполняя по своей профессии должность. Память его никогда не умолкнет», но в то же время беспокоился, «чтобы сей случай не был истолкован против приращений наук». Трагическая гибель Рихмана от шаровой молнии при исследовании атмосферного электричества «электрическим указателем» (прибором-прообразом электроскопа), который не был заземлён, имела большой резонанс во всем мире, в России временно запретили исследования электричества.