Електрика спускається з неба
В античній Греції філософ Фалес, натираючи хутряної шкіркою бурштин, шматочок скам'янілої смоли хвойних дерев, з подивом спостерігав, як бурштин після цього починав притягувати до себе пір'я птахів, пух, сухе листя. Недарма через кілька тисячоліть вчені стануть називати елементарну частинку, яка несе одиничний електричний заряд, грецьким словом «електрон», що означає в перекладі «бурштин».
У V столітті до нашої ери поблизу стародавнього міста Магнезія, розташованого на території сучасної Туреччини, часто знаходили дивовижні «дороговказні» камені. Підвішені на довгих нитках, ці зазвичай довгасті камені (ми тепер розуміємо, що то були шматочки магнітної руди) завжди вказували один і той же напрямок.
Багато свідчень залишили нам древні історики про спостерігалися вночі в горах або на щоглах кораблів переливаються холодних вогнях. Їх бачив на списах солдатів під час нічного походу через гори досить уважний свідок - давньоримський полководець Юлій Цезар. Про них згадували знамениті мореплавці Колумб і Магеллан. Схожі вогні «танцювали» на високому шпилі церкви святого Ельма в одному з міст Франції ...
Природна блискавка, сфотографована в московському небі над Останкінської телевізійної вежею
Починаючи наукові дослідження електрики, вчені досить швидко зрозуміли, що всі ці таємничі вогні викликані атмосферною електрикою. Хмари під час грози - плаваючі в повітрі величезні електричні конденсатори. Сліпуча блискавка, що виникає при занадто тісному зближенні природних накопичувачів електроенергії, наочно показує, як багато електрики може бути в небі у нас над головою.
Штучна блискавка, яка використовується при випробуваннях ізоляторів ліній електропередач.
Звичайно, зараз, знаючи будову речовини, легко пояснити, як утворюються в повітрі електричні заряди. Ультрафіолет Сонця володіє достатньою енергією, щоб відірвати від молекул і атомів деяких газів, складових повітря, вільні електрони. У високих шарах атмосфери утворюється суміш (що отримала назву розрідженій плазми) електронів і позитивно заряджених іонів - залишків молекул і атомів, що позбулися деяких зі своїх електронів. Частинки пилу, туман, грозові хмари і хмари неминуче привертають до себе заряджені частинки. Особливо швидко притягуються легкі електрони ... А з «начиненого» електрикою хмари заряди при будь-якому зручному випадку стікають на інші предмети. Вночі в нерухомому повітрі вони роблять це тихо і спокійно, викликаючи легке світіння на списах воїнів, щоглах кораблів і шпилях церков; під час шторму або бурі заряди «зриваються» з хмар голосно, з галасливою люттю - виникає грозовий розряд, або блискавка, яка може викликати пожежі, зруйнувати будинки, зламати дерева.
Перед дослідниками електрики відкрилися три привабливі дороги: вивчати атмосферну електрику, зрозуміти, як проходить електричний струм через живий організм, і простий, менш романтичний, але зате більш певний шлях експериментів в лабораторії.
М. В. Ломоносов і Бенджамен Франклін
Вивчення грізного атмосферної електрики вимагало, звичайно, відчайдушної сміливості, особливо в ті далекі роки вісімнадцятого століття, коли не існувало ні вимірювальних приладів, ні ізольованих проводів, ні уявлення про те, як електричний струм зробити безпечним ...
Намагаючись зарядити «небесним» електрикою під час грози лейденську банку, загинув вірний помічник Ломоносова - Рихман. Сам Михайло Васильович під час цих дослідів теж не раз піддавався смертельній небезпеці. Але нове тягло нестримно. Недарма Ломоносов записував в щоденнику: «Один досвід я ставлю вище, ніж тисячу думок, народжених тільки уявою». І планував все нові і нові експерименти з вивчення дії електричної «сили»: «Чи буде наелектризоване олово плавитися при меншій мірі вогню?»; «Який буде колір електричних іскор і полум'я, викликаний в розчинах солей і в соляних рідинах?»; «Спостерігати, чи сприяє електрична сила кристалізації або заважає»; «Прискорює чи осадження електрична сила?».
Досліди з електрикою і блискавкою займали велике місце у творчості М. В. Ломоносова, родоначальника вітчизняної науки. Ломоносов захоплювався також складанням віршів, мозаїкою, виготовляв кольорове скло. За його проектом був зроблений і розписаний глобус діаметром в три метри для Російської Академії наук. Тут показана частина прикраси цього глобуса.
Як ми бачимо, задовго до винаходу компактних і зручних джерел електричного струму - гальванічних, або, інакше, електрохімічних батарей - родоначальник вітчизняної науки намічав досліди по осадженню одних матеріалів на інші за допомогою електричного струму! Ломоносов передбачив метод електроосадження, або, як його ще називають, гальванопластики, який винайде майже через сто років інший російський академік - Борис Семенович Якобі.
На іншому кінці земної кулі, в Америці, в ті ж роки XVIII століття працював учений, настільки ж різнобічний, як Ломоносов, - Бенджамен Франклін. Російський і американський дослідники не були знайомі один з одним, але їх ріднило багато. Обидва, наприклад, писали дотепні вірші, захоплювалися мистецтвом і приблизно в один і той же час зайнялися вивченням ... атмосферної електрики.
Досліджував атмосферну електрику і інший різнобічний вчений - Бенджамен Франклін. Він випускав журнал, писав вірші і пародії, був дипломатичним представником Америки при французькому дворі.
На щастя, дуже ризиковані досліди Франкліна закінчилися благополучно для нього. Адже він теж вирішив викликати блискавку на себе, запустивши під час грози високо в небо повітряного змія, якого тримав на вологій мотузці. Вода проводить електрику, і якщо блискавка має електричну природу, то вона спуститься, подумав Франклін, по мокрій мотузці, як по металевому проводу. І блискавка дійсно слухняно вдарила в землю поруч з Франкліном!