"Михаил Васильевич Ломоносов. 1711-1765" - читать интересную книгу автора (Морозов Александр Антонович)

Глава тринадцатая. «Громовая машина»

4 ноября 1753 года архивариус Стафенгаген представил в академическую канцелярию рапорт о необыкновенном происшествии, случившемся накануне в собрании профессоров. Произошло вот что. Архивариус заранее подготовил протокол, в котором все академики были поименованы по старшинству.

В таком порядке им надлежало и подписываться. Но тут неожиданно профессор Ломоносов с необыкновенной горячностью схватил поданный ему лист, «свое имя из вышеписанного числа вычернил и приписал тут резоны свои, для чего он то сделал, и имя свое подписал на самом верху выше всех». Поступок Ломоносова произвел большой шум в Академии. Честолюбивые и заносчивые академики вознегодовали.

Шумахер не преминул представить президенту свое мнение о новых «несогласиях», которыми вся Академия «в беспорядочное состояние приведена быть может». Главной причиной, по которой происходят все «прекословия и раздоры», являлись, по его словам, «характеры, некоторым академикам сверх профессорского их достоинства данные». Поэтому он и просит президента официально распорядиться, чтобы впредь «профессоры, характер имеющие… должность свою исправляли по академическому регламенту». Но не успел Шумахер отослать свое мнение в Москву, как оттуда прибыло (уже по жалобе Ломоносова) указание, чтобы канцелярия не вмешивалась в дела академиков.

Ломоносов снова осадил своих противников. Он неспроста не захотел, чтобы его имя стояло после ненавистного и не имеющего ровно никаких заслуг перед наукой Тауберта только на том основании, что того зачислили адъюнктом раньше Ломоносова. Однако вспышка его была вызвана вовсе не «местничеством». С конца лета 1753 года Ломоносову приходилось выдерживать ожесточенную и напряженную борьбу не за себя и не за свое самолюбие, а за свою науку.

Ломоносова давно привлекала к себе загадка электрических явлений, природа которых была в его время «великою тьмою закрыта». Вплоть до середины XVIII века изучение электричества находилось в зачаточном состоянии и не особенно далеко ушло от наблюдений древних греков, установивших способность янтаря притягивать после трения различные легкие тела. В семидесятых годах XVII века Отто Герике изготовил из серы шар, который при вращении на палке или натертый ладонями притягивал полоски бумаги и пушинки. Натертый шар потрескивал и светился в темноте.

Начавшиеся опыты с этой «электрической машиной» науку вперед существенно не двигали, и дело не шло дальше разрозненных наблюдений. Так, например, в начале XVIII века члены Лондонского королевского общества Грей и Уиллер, подвесив ребенка на шнурках из волос, установили, что его тело принимает заряд и проводит электричество. О том, что этот опыт носил зверский характер, они и не помышляли. Лишь в 1733–1737 гг. парижанин Шарль Дюфе выдвинул положение, что существуют два рода электричества — «смоляное» и «стеклянное» (по способу получения), и указал, что однородные наэлектризованные тела отталкиваются, а разнородные — притягиваются. Толчком к дальнейшим открытиям послужило изобретение в 1746 году «лейденской банки» голландским физиком Питером Мушенбреком.

Интерес к непонятному электричеству в это время распространился необычайно. Предприимчивые люди демонстрировали «электрические машины» перед множеством зевак, извлекая из этого занятия немалую прибыль. Некий доктор Спэнс решил познакомить с «чудесами науки» и далекую Америку. В 1746 году он объявился со своим «физическим кабинетом» в Бостоне. Эти опыты привлекли к себе внимание любознательного самоучки Бенжамина Франклина, который купил весь «физический кабинет» прогоревшего Спэнса. Скоро Франклин установил, что обкладки лейденской банки заряжены противоположным электричеством и что заостренный стержень может отнимать электричество от заряженного кондуктора. Это навело его на размышления о природе молнии и тождестве ее с получаемой искусственной искрой от электрической машины.

Летом 1750 года Франклин поделился своими опытами и соображениями со знакомым ему членом Лондонского королевского общества Коллинсоном. Тот огласил в двух заседаниях общества полученные им письма. Франклин предлагал проверить, действительно ли громовые облака наэлектризованы или нет. Для этого, по его мнению, нужно было соорудить будку, в которой поместить на скамейке со стеклянными ножками человека. От середины скамейки должен был идти высокий шест, футов в двадцать или больше, заостренный на конце.

Письма Франклина были встречены в Англии холодно и насмешливо. Высокомерные британские естествоиспытатели отвергли ученые потуги своей заокеанской колонии, и в опубликовании «курьезного» сообщения Франклина было отказано. Все же Коллинсон издал в конце 1751 года в частной типографии небольшую брошюрку об опытах Франклина. Этими опытами заинтересовались во Франции. В Марли, неподалеку от Версаля, в мае 1752 года французский ученый д'Алибар установил железный шест в сорок футов вышины, из которого во время грозы были извлечены крупные и яркие искры.

Об опытах, произведенных в Париже, скоро стало известно и в России. Уже в середине июня 1752 года сообщение о них появилось в «Санкт-Петербургских Ведомостях». Ломоносов с бескорыстным энтузиазмом приветствовал новое завоевание науки. В «Письме о пользе Стекла» он говорил по этому поводу:

Вести о новых опытах усилили давнишний интерес Ломоносова к электричеству. Вместе со своим другом Георгом Рихманом Ломоносов занялся тщательным и систематическим изучением явлений атмосферного электричества. Опыты их довольно подробно описывались в «Санкт-Петербургских Ведомостях». В № 50 за 1752 год было помещено описание «громовой машины», установленной Рихманом у себя в доме (на углу Пятой линии и Большого проспекта Васильевского острова):

«Из середины дна бутылки выбил он иверень»[283] и сквозь бутылку продел железной прут длиною от 5 до 6 футов, толщиною в один палец, тупым концом и заткнул горло ее коркою.

После велел он из верхушки кровли вынуть черепицу и пропустил туда прут, так что он от 4 до 5 футов высунулся, а дно бутылки лежало на кирпичах. К концу прута, который под кровлею из-под дна бутылочного высунулся, укрепил он железную проволоку и вел ее до среднего аппартамента все с такой осторожностью, чтобы проволока не коснулась никакого тела, производящего електрическую силу. Наконец, к крайнему концу проволоки приложил он железную линейку так, что она перпендикулярно вниз висела, и к верхнему концу линейки привязал шелковую нить, которая с линейкой параллельно, а с широчайшею стороною линейки в одной плоскости висела…»

Газета сообщала, что уже с начала июля Рихман начал «во все дни следовать, отскочит ли нить от линейки и произведет ли потом какую електрическую силу, токмо не приметил ни малейшей перемены в нити. Чего ради с великою нетерпеливостью ожидал грому, которой 18 июля в полдень и случился. Гром, по видимому, был не близко от строения, однакож он после первого удара тотчас приметил, что шелковая нить от линейки отскочила, и материя с шумом из конца линейки в светлые искры рассыпалась и при каждом осязании причиняла ту же чувствительность, какую обыкновенно производят електрические искры. У некоторых, державших линейку, шло потрясение по всей руке… Посему не надобно к сему опыту ни електрической машины, ни електрического тела, но гром совершенно служит вместо електрической машины…» «Итак, — заканчивает автор статьи, — совершенно доказано, что електрическая материя одинакова с громовою материею, и те раскаиваться будут, которые преждевременными маловероятными основаниями доказывать хотят, что обе материи различны».

Рихман заряжал во время грозы «мушенброково стеклянное судно» (лейденскую банку), смог зажечь нефть, электризовал себя и присутствующих, которые чувствовали такое же «потрясение» в руках, как и при «художественном» (т. е. искусственном) электризовании от машины.

Такими же опытами занимался и М. В. Ломоносов с лета 1752 года. В отчете за этот год он писал: «Чинил електрические воздушные наблюдения с немалою опасностию». Ломоносов водрузил на кровле дома на Второй линии Васильевского острова железный шест. Но Ломоносов не обладал, как Рихман, собственной электрической машиной. 31 мая 1753 года он писал Шувалову, что «для делания себе електрической машины не токмо где инде, но и с Вашего двора столяра за деньги не мог достать. И для того по сие время вместо земной машины служат мне иногда облака, к которым я с кровли шест выставил». Но и в этих условиях ему удается произвести замечательные наблюдения. В том же письме к Шувалову он сообщает, что «приметил я у своей громовой машины, 25 числа сего апреля, что без грому и молнии… нитка от железного прута отходила и за рукою гонялась; а в 28 число того же месяца при прохождении дождевого облака без всякого чувствительного грому и молнии происходили от громовой машины сильные удары с ясными искрами и с треском, издалека слышным; что еще нигде не примечено и с моею давною теориею о теплоте и с нынешнею о електрической силе весьма согласно, и мне к будущему публичному акту весьма прилично». [284]

Исследования в области атмосферного электричества, производившиеся Ломоносовым, были теснейшим образом связаны со всеми его теоретическими взглядами. Поэтому и их результаты и научное значение неизмеримо выше наблюдений Франклина и д'Алибара. Установив присутствие электричества в воздухе без видимой грозы, Ломоносов сделал открытие чрезвычайной важности. Об этом ничего не было известно ни Франклину, ни его последователям в Западной Европе, которые производили свои опыты только во время грозы. Сама методика и направление опытов Ломоносова и Рихмана носили принципиально иной характер. В то время как большинство зарубежных ученых ограничивалось чисто внешним изучением атмосферного электричества — по длине, цвету, треску, запаху от искр, выскакивающих из наэлектризованных под его действием предметов, Ломоносов и Рихман впервые приступили к последовательному изучению этих явлений, предусматривающих проведение длительных опытов, основывающихся на измерениях. Для этой цели Рихман изобрел простой и остроумный прибор, по образцу которого впоследствии стали строить позднейшие электрометры, которые вплоть до самого недавнего времени, по существу, оставались единственным средством для подобных электростатических измерений.

Электроизмеритель Рихмана представлял собой широкую вертикальную линейку, к которой была прикреплена льняная нитка в два с половиной дюйма (6,2 сантиметра). Под линейкой была укреплена рама с четвертью круга, радиусом немного больше, чем длина нити. Если линейку привести в связь с наэлектризованным телом, то она отталкивала нить, которую притягивал квадрант. Чем больше нить уходила от линейки, тем сильнее было полученное электричество.

Нет никакого сомнения, что Рихман испытывал значительное воздействие теоретических взглядов Ломоносова, которые в известной мере и определили направление его экспериментальной работы. Очень вероятно, что сама идея электроизмерительного прибора была подсказана Рихману именно Ломоносовым, который чрезвычайно этим интересовался. «Отвешенная нитка, которая показывает большую или меньшую електрическую силу, еще в сем случае не употреблена», — отмечает Ломоносов в одной из своих заметок.

В своих рассуждениях об электричестве Ломоносов обнаруживает значительную глубину и проницательность. Так, например, записав однажды, что наэлектризованная чашка весов притягивается к железной плите, он тотчас же замечает: «Весами можно взвесить електрическую силу, однако сие еще в действие не приведено». Мысль эту осуществил только в середине XIX века физик В. Томсон, сконструировавший так называемый абсолютный электрометр. Другая заметка Ломоносова гласит: «Надо сделать опыт, будет ли луч света иначе преломляться в наелектризованном стекле и воде». Этот опыт был осуществлен только в 1875 году Керром, открывшим двойное лучепреломление в наэлектризованной среде. Все эти блестящие предвидения Ломоносова были не случайными догадками, а вытекали из всей совокупности его физических взглядов, что и давало ему возможность выдвигать совершенно новые проблемы.

Ломоносов и Рихман без устали работали, чтобы подготовить речь и демонстрацию опытов к публичному годовому акту 25 ноября. «Оной Акт буду я отправлять с господином профессором Рихманом, — писал Шувалову Ломоносов, — он будет предлагать опыты свои, а я теорию и пользу от оной происходящую».

В июне 1753 года Ломоносов у себя в имении в Усть-Рудице выставил на высоком дереве неподалеку от дома «електрической прут». Прут был заключен в стеклянный тонкий цилиндр и прикреплен к шесту шелковым шнуром. Дом был еще не достроен, в окна не вставлены рамы. Но Ломоносов протянул уже в него проволоку с привешенным к ней железным аршином. Среди хозяйственных забот и волнений, связанных с устройством имения, Ломоносов находил время и для научных наблюдений. 12 июля собралась гроза. Ломоносов кинулся к своему прибору. У него не оказалось ничего под рукой. Тогда он быстро решил, что пригодится и «прилучившийся топор». «Топор, — по словам Ломоносова, — к сему делу довольно был пристоен, ради трегранных углов», а кроме того, «сухое топорище при великой електрической силе вместо шелковой или стеклянной подпоры служить могло». С помощью этого несколько необычного физического инструмента он и стал производить наблюдения. Искры выскакивали из железного аршина беспрерывно, «как некая текущая материя», когда Ломоносов, «топор приводя, рукою держал за железо». «Но когда к нему не прикасался, тогда конический шипящий огонь на два дюйма и больше к оному простирался». В это же время из неровных бревен, составлявших одну из сторон не заделанного окна, «шипящие конические сияния выскочили и к самому аршину достигли и почти вместе у него соединились».

Жадно наблюдая новые явления, орудуя топором в насквозь наэлектризованном сухом доме, Ломоносов ни на минуту не задумывался, что он подвергает себя смертельной опасности и может спалить все имение.

Беззаветная смелость, с какой Ломоносов и Рихман предавались своим наблюдениям, завершилась трагическим событием. 26 июля 1753 года над Петербургом стала собираться гроза. Ломоносов и Рихман, каждый в своем доме, поспешили к установленным ими «громовым машинам». Рихману помогал академический «грыдыровальный мастер» Иван Соколов. Взглянув на указатель, Рихман заметил Соколову, что еще нет никакой опасности, так как «гром еще далеко стоит», но на всякий случай посоветовал ему близко не подходить. Сам Рихман стоял на фут от железного прута. Тут Соколов увидел, что из прута «без всякого прикосновения вышел бледно-синеватой огненной клуб, с кулак величиною» и поразил насмерть Рихмана, который упал, «не издав ни малого голосу», на стоявший позади него сундук. «В самой же тот момент последовал такой удар, будто бы из малой пушки выпалено было». [285] Соколов упал и некоторое время чувствовал легкие удары по спине. На кафтане его потом были найдены «знатные горелые полосы». Хрустальный стакан, служивший лейденской банкой, был разбит. Медные опилки развеяны по всей комнате. Железная проволока порвалась на мелкие куски.

Ломоносов один из первых узнал о гибели Рихмана и тотчас же поспешил к нему в дом. Обо всех событиях этого дня он написал подробное письмо И. И. Шувалову, которое необходимо привести здесь полностью:

Это письмо раскрывает перед нами Ломоносова-человека, его сердечность, бескорыстие, отзывчивость, чувство справедливости и склонность к доброму товариществу. «Как хорошо его письмо о семействе несчастного Рихмана», — замечает Пушкин в третьей главе своей статьи «Путешествие из Москвы в Петербург».

Смерть Рихмана не только потрясла Ломоносова как ученого и человека, — она снова столкнула его со всеми мерзостями, творившимися в Академии наук. Ломоносов продолжал настойчиво хлопотать об обеспечении оставшейся без всяких средств семьи замечательного ученого.[286] До сих пор мало известно другое письмо о Рихмане, написанное Ломоносовым Михаилу Илларионовичу Воронцову 30 августа 1753 года.

Вдова Рихмана, писал Ломоносов Воронцову, «оставшись с тремя малыми детьми, не видит еще признаку той надежды о показании милости, которую все прежде ее профессорские вдовы имели, получая за целой год мужей своих жалованье». Ломоносов приводит некоторые факты: «Вдова профессора Винсгейма, которая ныне за профессором Штрубом, осталась от первого мужа не бедна, и детей не имела, однако не токмо тысячу рублев мужнее жалованье по смерти его получила, но сверх того и на похороны сто рублев. А у Рихмановой и за тот день жалованье вычтено, в которой он скончался, несмотря на то, что он поутру того же дни был в собрании. Он потерял свою жизнь, отправляя положенную на него должность… то кажется, что его сирот больше наградить должно».

Глубокое негодование охватывало Ломоносова, когда он видел, как сводят счеты не только с ним самим, но и мстят его друзьям, даже их сиротам. Не напрасно был он обеспокоен и тем, как бы «сей случай не был протолкован противу приращения наук».

Кругом действительно поднялось невежественное шипение. Граф Р. И. Воронцов, старший брат М. И. Воронцова, к великодушию которого взывал Ломоносов, был возмущен самим изобретением «громовой машины», в которой видел «дерзкое испытание природы».

Лейб-гвардии секунд-майор Василий Нащокин злорадно глумился над памятью погибшего ученого. «Машиною старался о удержании грома и молнии, дабы от идущего грома людей спасти; но с ним прежде всех случилось при той самой сделанной машине», — записал он в своем дневнике о смерти Рихмана. Нащокин привел в дневнике выписку из старинной книги «Ифика и Иерополика, или философия нравоучительная», где рассказывалось, что «Афинейский стихотворец» Эсхил «чрез астрономию познал убиение себе ввержением сверху». Эсхил вышел из города и уединился в пустыне. Над ним пролетал орел, который нес в когтях черепаху и высматривал камень, о который мог бы ее разбить с высоты. Приметив лысую голову Эсхила, орел сбросил на него черепаху.

«И так нечаянной конец вымыслу и оного Рихмана, как и Евсхилий получи», — заканчивает свои замечания Нащокин. [287]

Люди «старого покроя», оберегавшие устои феодального мировоззрения, отлично понимали, какую опасность представляет для них новая наука. Их легко было поднять и возбудить против ученых, пытающихся свести огонь с неба. Это прекрасно сообразил Шумахер. Он сделал немедленное представление Разумовскому об отмене торжественного собрания в Академии наук, назначенного на 5 сентября, причем главной причиной выставлял смерть Рихмана. Шумахер ни словом не обмолвился о сделанном им представлении, и академики занялись обсуждением предстоящего собрания, где на речь Ломоносова должен был отвечать Гришов. 18 августа Шумахер написал изысканно вежливое письмо Ломоносову, в котором просил его переговорить с Гришовым до конференции, «чтобы расположить его к тому». Когда же Ломоносов обратился к Гришову, тот прямо ему отрезал, что «актус будет отложен». Самые тяжелые подозрения зашевелились у Ломоносова. 23 августа пришло из Москвы извещение, что резолюция «с представлением канцелярии согласная последовать имеет». Взволнованный Ломоносов тотчас же написал горячее письмо; Разумовскому и, по видимому, был поддержан Шуваловым. Ответом было весьма неожиданное для Шумахера предложение Разумовского собрать публичную ассамблею в этом же году, «дабы господин Ломоносов с новыми своими изобретениями между учеными людьми в Эвропе не упоздал».

Письмо Разумовского было получено в Петербурге 18 октября. Оно нимало не обескуражило Шумахера, который теперь решил выдвинуть против Ломоносова «ученые» аргументы. Письменные «сумнительства» были составлены академиком Августином Гришовым и поддержаны Брауном. 28 октября академическая Конференция в отсутствие Ломоносова постановила, чтобы он опровергнул эти «сумнительства».

Ломоносов был оскорблен таким ходом дела. Стиснув зубы, он сел составлять ответ. В то же время он ставит и новые опыты по электричеству. 30 октября он подал рапорт в академическую канцелярию с просьбой выдать ему на дом до публичного акта только что полученные «из-за моря» «новые Електрические шары со станком», необходимые «к большему исследованию моей теории».

1 ноября Ломоносов выступил со своими возражениями на предъявленные ему «сумнительства», и собрание, признав их убедительными, постановило речь Ломоносова напечатать. Но на этом его злоключения отнюдь не кончились. В тот же день, 1 ноября, доведенный до крайнего ожесточения, Ломоносов пишет Шувалову, что Шумахер, невзирая на ордер Разумовского, употребил «коварные происки» для того, чтобы задержать его речь. «Правда, что он всегда был высоких наук, а следовательно и мой ненавистник и всех профессоров гонитель и коварной злохитростной приводчик в несогласие и враждование, однако ныне стал еще вдвое, имея двойные интересы, то есть прегордого невежду, высокомысленного фарисея зятя своего Тауберта».

В этой накаленной атмосфере борьбы за науку и произошел памятный инцидент на заседании 3 ноября, бесстрастно доложенный архивариусом Стафенгагеном.

После долгих треволнений «Слово о явлениях воздушных, от Електрической силы происходящих» было произнесено публично Ломоносовым 26 ноября 1753 года.

В своем «Слове» Ломоносов не только подтверждает и завершает открытие Франклина. Он впервые формулирует новое и оригинальное учение о восходящих и нисходящих токах воздуха, «которые не токмо гремящей на воздухе Електрической силы, но и многих других явлений в Атмосфере и вне оной суть источник и начало».

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]

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.

Мысль о создании и усовершенствовании приборов для метеорологических наблюдений занимала Ломоносова давно. Еще в 1749 году он описал новый тип анемометра (прибора для определения силы ветра) в виде колеса с лопастями, половина которого была закрыта от действия ветра. Через десять лет, в 1759 году, Ломоносов в «Рассуждении о большей точности морского пути» среди десятка изобретенных им новых приборов сообщает и об остроумном «воздушном барометре», в котором он постарался исключить влияние температуры на упругость воздуха.

Изучение верхних слоев атмосферы входило в общий круг метеорологических интересов и наблюдений Ломоносова. В своем «Слове о явлениях воздушных» Ломоносов делает целый ряд замечаний, относящихся к самым различным областям теоретической и прикладной метеорологии и климатологии, только еще складывавшихся в то время в самостоятельные научные дисциплины. Он ставит вопрос о главнейших факторах климата и в особенности указывает на смягчающее действие моря, на то, что «по повсядневным примечаниям известно, что жестокость мороза в воздухе из глубины моря дышущими бурями умягчается», что морские ветры (Ломоносов их перечисляет) в Петербурге, Архангельске и Охотске «свирепость зимнего холода укрощают, принося дождливую погоду». Он совершенно правильно объясняет это тем, что температура морской воды «выше или около предела замерзания сохраняется для великого пространства моря». И потому моря сообщают воздуху больше теплоты, «нежели матерая земля, мерзлым запертая черепом и засыпанная глубокими снегами». Поэтому-то «в Камчатке от полудни, востока и запада морским ветрам подлежащей, от севера высокими горами покрытой, редко сильные морозы приключаются, между тем среди Сибири лежащие земли под тою же с нею широтою через всю зиму проницательной мороз терпят и редко оттепели имеют».

Ломоносов черпал эти наблюдения из живого народного опыта поморов и замечаний, сделанных путешественниками. Но он стремился превратить эти наблюдения в факты науки. Он увидел в них закономерности, которые легли в основу учения о климате. Ломоносов придавал метеорологии и климатологии огромное, прежде всего народнохозяйственное значение.

Изучение метеорологических явлений и основанное на этом изучении предсказание погоды было для него «великое дело», которое «гор златых достойно».

С редкой проницательностью Ломоносов указывал на значение метеорологических наблюдений для сельского хозяйства и мореплавания. В своем «Письме о пользе Стекла» Ломоносов мечтает о таком времени, когда с помощью барометров и других метеорологических приборов можно будет повсеместно «предвозвещать»:

Эту же мысль о важности метеорологических прогнозов Ломоносов развивает и поддерживает и в своем «Рассуждении о большей точности морского пути» (1759): «Предзнание погод, коль нужно и полезно, на земли ведает больше земледелец, которому во время сеяния и жатвы вёдро, во время ращения дождь благодарственный теплотою надобен. На море знает плаватель, которому коль бы великое благополучие было, когда б он всегда указать мог на ту сторону, с которой долговременные потянут ветры или внезапная ударит буря». В этих словах явственно слышится голос помора, выходца из тех стран, где земледелие и мореходство шли рука об руку.

Ломоносов не ограничивается тем, что разъясняет значение и возможную практическую пользу метеорологической науки.

В области метеорологии Россия шла впереди Западной Европы. В 1706 году Петр I, развернув строительство новой столицы, распорядился вести регулярные наблюдения над вскрытием и замерзанием Невы. С 1726 года Петербургская Академия наук стала производить систематические наблюдения над температурой воздуха, а с 1741 года над осадками, тогда как в Западной Европе только около 1780 года были установлены регулярные и единообразные метеорологические наблюдения.

Но Ломоносов идет еще дальше. Он думает о том, как бы реально обеспечить «предзнание погод». Он утверждает, что создание «истинной теории», которой можно будет надежно руководствоваться для этой цели, «ничем другим, как частыми и верными мореплавающих наблюдениями и записками перемен воздуха утверждено и в порядок приведено быть должно. А особливо, когда бы в разных частях света в разных государствах те, кои мореплаванием пользуются, учредили самопишущие метеорологические обсерватории, в коих расположению и учреждению с разными новыми инструментами имею новую идею…» Ломоносов первый в мире поставил вопрос об организации службы погоды, своеобразной сети метеорологических станций и обсерваторий, снабженных лучшими (в том числе самопишущими) приборами, т. е. выдвинул мысль, к осуществлению которой стали приближаться только во второй половине XIX века.

Горячим поборником идей Ломоносова выступил Д. И. Менделеев, написавший целую серию статей, в которых настойчиво указывал на необходимость всемерного развития отечественной метеорологии и ее громадное практическое значение в жизни страны. Особенное внимание уделял Менделеев изучению верхних слоев атмосферы, так как справедливо считал, что именно здесь «образуется большинство метеорологических явлений земной поверхности». Изучение этих явлений Менделеев, как в свое время и Ломоносов, связывает с общими проблемами теоретической физики. «Занимаясь вопросом о разреженных газах, я невольно вступил в область, близкую метеорологии верхних слоев атмосферы», — писал Менделеев в одной из своих статей. Продолжая замыслы Ломоносова, Менделеев и сам проектировал самопишущие приборы для исследования верхних слоев атмосферы и поддерживал идею об использовании для этой цели небольших аэростатов. И он с гордостью подчеркивал приоритет в этих вопросах своего великого предшественника и соотечественника. «Не мы первые поняли необходимость и пользу такого изучения атмосферы, — писал Менделеев. — О нем раньше многих других думал Ломоносов».

Ломоносов имел все основания считать свою теорию оригинальной и независимой от Франклина. Чувство национального достоинства заставило его заявить во всеуслышание, что он в своей теории Франклину «ничего не должен». «О погружении верхнего воздуха я уже мыслил и разговаривал за несколько лет; Франклиновы письма увидел впервые, когда уже моя речь была почти готова, в чем я посылаюсь на своих господ товарищей». Далее Ломоносов указывает на разработанную им оригинальную теорию «погружения верхней атмосферы» и на то, что им истолкованы «многие явления, с громовою силою бывающие, которых у Франклина нет и следу». «Франклинова догадка о северном сиянии, которого он в тех же письмах несколькими словами касается, от моей Теории весьма разнится», — говорит Ломоносов и добавляет: «Сверьх сего ода моя о северном сиянии, которая сочинена 1743 года, а в 1747 году в Риторике напечатана, содержит мое давнейшее мнение, что северное сияние движением Ефира произведено быть может».

Ломоносов не случайно ссылается на свою гениальную оду «Вечернее размышление… при случае великого северного сияния». Эта ода не только отразила беспокоившее его с юных лет желание раскрыть тайну северного сияния, но и содержала в себе смелую попытку научно истолковать это загадочное явление. Вероятно, еще у себя на родине Ломоносов подмечал, что северные сияния появляются чаще всего с установлением морозной погоды, слышал рассказы поморов о том, что «сполох трещит — словно из ружей палят», знал о наблюдениях народного календаря, указывавшего, что в поморских широтах северное сияние разгоралось всего сильнее и ярче в марте и в конце сентября (по старому стилю). В то время как редкие на юге явления северного сияния вызывали суеверные толки и считались необыкновенным знамением, в котором часто усматривали столкновение «небесных воинств», для поморов это было делом обыкновенным. Подобные «знамения» они видели каждую зиму и притом неоднократно и всегда были склонны если не прямо искать естественных причин, то во всяком случае делать из своих наблюдений выводы, скорее относящиеся к области практической метеорологии, нежели религии. Есть указания, что северяне установили, что «на пазорях матка (компас. — Л. М.) дурит», и, следовательно, подметили, что стрелка компаса дрожит и отклоняется во время северных сияний под влиянием магнитной бури.

Но все это, разумеется, не объясняло причин северного сияния, до которых допытывалась неугомонная мысль молодого помора Ломоносова. Ответа на свои вопросы он не получил и тогда, когда приобрел естественнонаучное образование.

Западноевропейская наука мало интересовалась северными сияниями и еще меньше знала о них. Сведения о них черпались из редких сообщений путешественников, посетивших полярные страны. Рене Декарт в своей книге «De meteoris» откровенно признавался, что он никогда не видел северного сияния, однако это не помешало ему предложить сразу две теории для его объяснения. По одной из них сияние происходит от сжатия и трения частиц воздуха, по другой — они являются отблеском бушующего где-либо в облаках огня.

Большой интерес возбудило северное сияние 17 марта 1716 года, наблюдавшееся почти во всей Европе. Для объяснения его было предложено множество самых разноречивых теорий. В 1730 году академик Крафт поместил в «Примечаниях к Ведомостям» статью, в которой подвергал критическому разбору все, что было к тому времени высказано западноевропейскими учеными. Особенно обращала на себя внимание «гипотеза» бреславльских натуралистов, полагавших, что северные сияния не что иное, как отражение огней исландского вулкана Геклы в морских северных льдах при их передвижении. Крафт справедливо недоумевал: «Как можно горе Гекле со своими огненными угольями и… чтоб оной лед так жестоко освещен был, чтоб отсвечение от того всей Европе видно было?»

Петербургские академики живо интересовались этим явлением, которое они могли наблюдать гораздо чаще. «Наша должность есть сия, чтобы мы о том как о естественном фейерверке веселилися», — важно писал Крафт, приноравливаясь к придворному языку. Однако петербургские академики пытались более научно подойти к решению этого вопроса, хотя и их выводы оставались спорными и ненадежными. Умерший в 1726 году Мейер утверждал, что с осени, по мере удаления солнца, на северном полушарии накопляется материя «стужи», вместе с тем с теплых частей земли «как бы великий мех снимается», а в результате происходит возгорание паров. Погасшие пары и образуют ту темную завесу, или «пропасть», которая и занимает один из сегментов северного сияния. В 1740 году в «Примечаниях к Ведомостям» академик Гейнзиус излагал новейшую французскую теорию де Мерана, по которой северное сияние было обязано своим происхождением материи, приносимой в земную атмосферу из атмосферы Солнца зодиакальным светом. Когда Земля идет Северным полюсом вперед, тогда сияния учащаются. Темная завеса — это сгустившиеся солнечные пары, светлые столбы — пары легкие. Точно так же и марбургский учитель Ломоносова Христиан Вольф не мог предложить ничего удовлетворительного. Вольф полагал, что причину северных сияний надо искать в образующихся в недрах Земли «тонких испарениях» — сернистых и селитренных, образующих в верхних слоях атмосферы множество искр, но полностью не воспламеняющихся и потому не превращающихся в молнию, так как в те времена и молнию чаще всего объясняли мгновенным воспламенением подобных горючих «испарений». Северное сияние, по Вольфу, — как бы недоразвившаяся гроза. К Вольфу прежде всего и относится недоуменный вопрос Ломоносова, когда он спрашивает в своей оде:

Находясь в 1743 году под арестом, адъюнкт Ломоносов вспоминает и критически оценивает всё, что было к тому времени высказало в науке о северных сияниях. Хорошо зная условия, в которых проявляется это явление, Ломоносов не может остановиться ни на одной из предложенных теорий.

Последнее толкование отражает складывающееся воззрение самого Ломоносова. Его не удовлетворило ни одно из существующих объяснений, и он пошел своим путем. И этот путь оказался верным! Он первый в мире раскрыл электрическую природу северных сияний, оставив далеко позади наивные домыслы и бессодержательные теории своих западноевропейских современников. Свое объяснение северных сияний Ломоносов связывал со своей теорией атмосферного электричества и процессов, совершающихся в верхних слоях атмосферы. «Зимним временем часто случается, что верхняя Атмосфера погружением своим внезапный мороз приносит, без чувствительного дыхания ветра, после теплой погоды. Явления северного сияния зимою по большей части после оттепели случаются, так что весьма часто мороз предвозвещают или с ним вдруг приходят. Електрическое шаров трение производится в воздухе погружением верхней и восхождением нижней Атмосферы, что из вышепоказанной теории о происхождении молнии и грома известно. И так весьма вероятно, что северные сияния раждаются от происшедшей на воздухе Електрической силы».[289]

Ломоносов подметил и некоторую связь между грозами и появлением северных сияний. «Северное сияние и зарничные блистания приметил я вместе 1745 года августа 25 дня в И часу по полудни. Иногда громы и северные сияния по переменам одни за другими случаются. Например, 1748 года августа 5, 6, 9, 23 и 28 чисел были громовые сильные тучи, а 17, 18, 19 являлись северные сияния».

Прежде чем прийти к своей собственной оригинальной теории, Ломоносов много лет кряду вел наблюдения над северными сияниями, появлявшимися над Петербургом. «С 1743 года редко пропущено мною северное сияние, виденное без записи при прочих воздушных переменах. А с 1747 года я записываю обстоятельно большого внимания достойные сияния с обстоятельствами, редко случающимися, а иные срисовывал, сколько дозволяла скорость и переменчивость», — писал Ломоносов в конце жизни.

Ломоносов старался определить высоту северных сияний. В «Изъяснении», приложенном к «Слову о явлениях воздушных», он сообщает: «Северное сияние нарочито порядочное Октября 16 сего года (1753.— A.M.) приметил я здесь в Санктпетербурге и, сколько возможно было смерив, вышину нашел 20, ширину 136 градусов; откуду выходит вышина верьхнего края дуги около 420 верст». Профессор Б. Н. Меншуткин по этому поводу писал в 1936 году: «Новейшие исследования высоты северных сияний, сделанные за последние десять лет… вполне подтверждают эти данные Ломоносова: чаще всего сияния возникают на высоте 130–150 километров над поверхностью земли, причем простираются вверх иногда до 720 километров».

Во время большого северного сияния, наблюдавшегося 12 (23) февраля 1753 года, Ломоносов пытался обнаружить присутствие электричества в воздухе. Он выставил «Електрическую стрелу, которая летом громовую силу показывала», однако стрела «не подала ни единого знаку, чтоб она была хоть мало наелектризована». Через десять лет, в декабре 1763 года, Ломоносов снова сообщал Конференции, что он вел наблюдения над Aurorae borealis (латинское наименование северного сияния) и выставлял на крыше своего дома на Мойке «две стрелы» — одну железную, другую бронзовую, и на сей раз «видел движение Електрического указателя при северном сиянии».

Ломоносов даже предпринял попытку искусственно воспроизвести условия, вызывающие северное сияние, и для этого производил опыты со свечением разреженного воздуха в стеклянном шаре. «Возбужденная Електрическая сила в шаре, из которого воздух вытянут, внезапные лучи испускает, которые во мгновение ока исчезают и в то же время новые на их место выскакивают, так что беспрерывное блистание быть кажется», — сообщает о своих наблюдениях Ломоносов. По его мнению, и «в северном сиянии всполохи или лучи хотя не так скоропостижно происходят по мере пространства всего сияния, однако вид подобный имеют». Подобные же опыты с воспроизведением полярных сияний стали производить только в XX веке.

Ломоносов всю жизнь продолжал собирать материалы для изучения северных сияний. В шестидесятых годах он расспрашивал о северных сияниях своего земляка груманлана [290] Аммоса Корнилова. С его слов Ломоносов записал, что на Груманте «северные сияния бывают без дуги, видны одни только сполохи; в западные ветры оные сполохи идут от запада над головою и по всему небу; во время северных ветров показываются они и на полудни, а в южные ветры являются на севере… во время восточного, восточно-южного и восточно-северного дыхания оного сияния не бывает».

Ломоносов готовил большую книгу «Испытание причины северных сияний», для которой были «нагрыдырованы» на 11 медных досках 48 северных сияний, лично уже наблюдавшихся и зарисованных Ломоносовым. Сохранился план его работы, по которому книга должна была состоять из трех частей: «Часть первая, содержащая наблюдения северных сияний: 1) о собственных наблюдениях; 2) о наблюдениях, описанных у разных авторов; 3) о наблюдениях по словесным известиям. Часть вторая. Теория Електрической силы: 1) о явлениях и действиях Електричества; 2) о Ефире; 3) о причине притягательной и отбивательной Електрической силы; 4) о причине Електрического света; 5) о причине Електрического огня; 6) о причине ударов Електрических. Часть третья. Изъяснение северных сияний: 1) о причинах Електрической силы в воздухе; 2) о силе и явлении ее в разных слоях атмосферы и выше оныя; 3) о дугах и порядочных северных сияниях; 5) о цветных северных сияниях». [291] Ломоносов хотел не только дать научное объяснение северного сияния, но и привести его в связь с другими родственными явлениями природы. Он обращает внимание на искры, которые «за кормою выскакивают», на «вечерние блистания, что просто зарницею называются», на огни Кастора и Поллукса, или, иначе, «огни св. Эльма», появляющиеся на корабельных реях, и т. д. У него складывается представление об единстве этих явлений, начиная от невинных зарниц до испепеляющей всё молнии, об их электрической природе.

Ломоносов выводил все разнообразные проявления атмосферного электричества из земных причин, подчиняя их единому принципу. Но вместе с тем он отважился поставить вопрос и о космическом электричестве. Он смело говорит об электрических явлениях в хвостах комет, хотя «сему противно остроумного Невтона рассуждение, который хвосты комет почел за пары, из них исходящие и солнечными лучами освещенные».

Ломоносовское понимание электрических явлений, его замечательные открытия и наблюдения, его глубокие теоретические выводы значительно опережали и превосходили все, что к тому времени было сделано для изучения электричества западноевропейской и американской наукой. В этом смысле дилетантские опыты Франклина не могут идти ни в какое сравнение с блестящими исследованиями Ломоносова. Франклин не задумывался над вопросом, откуда и почему возникает атмосферное электричество. Он принимал это как непреклонный факт и все свое внимание устремил на решение узкой практической задачи — изобретение громоотвода. Ломоносов стремился поставить общую проблему электричества в природе, связав ее со всей системой своих физических представлений.

Ломоносов выдвинул идею особого «молниеотвода», который привлекал бы на себя, собирал и отводил в землю «громовую силу» в местах, удаленных «от обращения человеческого», чем достигалась бы полнейшая безопасность. Для этого он предлагал ставить высокие заостренные шесты, или, как он называл их, «стрелы», «дабы ударяющая молния больше на них, нежели на головах человеческих и на их храминах силы свои изнуряла».

Ломоносов всегда соединял смелый исследовательский почин с помыслами о непосредственном благе родины. Надо ли говорить, какое практическое значение имело изобретение громоотвода для России, когда во времена Ломоносова сама Москва несколько раз жестоко выгорала, а по деревням и маленьким деревянным уездным городкам «красный петух» то и дело скакал с крыши на крышу. Через три года после трагической смерти Рихмана тот же В. А. Нащокин записал в своем дневнике, что в ночь с 29 на 30 апреля 1756 года «по полуночи в первом часу» в самом Петербурге была сильная гроза и от молнии «в третьем часу по полуночи зажгло Петропавловский шпиц (шпиль. — А. М), который горел с час и свалился». Сгорел не только шпиль, но и «на соборной церкви купол сгоря свалился же, от чего и церкви иконостас повредился». Нащокин теперь не задавался вопросом, чем вызвана такая небесная кара, так как Академия наук тут уж была совершенно ни при чем.

Ломоносов не только предлагал ввести в обиход новое полезное изобретение. Он должен был защищать его от суеверных нападок. Он отводил от ученых голов зловещие «перуны», готовые обрушиться на них из свинцовых туч невежества. Против обвинений в дерзком и кощунственном испытании воли небес Ломоносов выставлял остроумные и убедительные доводы: «Не одни молнии из недра преизобилующия натуры на оную устремляются, но и многие иные: поветрия, наводнения, трясения земли, бури, которые не меньше нас повреждают, не меньше нас устрашают. И когда лекарствами от моровой язвы, плотинами от наводнений, крепкими основаниями от трясения земли и от бурь обороняемся… того ради какую можем мы видеть причину, которая бы нам избавляться от громовых ударов запрещала?»

Ломоносов защищал не только право на свободное научное исследование, но и право на свободное практическое применение результатов науки. Ученый не должен робеть ни перед грозными тайнами природы, ни перед слепым осуждением невежд. Ломоносов славит мужей науки, великий подвиг исследования природы: «Не устрашил ученых людей Плиний, в горячем пепле огнедышущаго Везувия погребенный, ниже отвратил пути их от шумящей внутренним огнем крутости. Смотрят но вся дни любопытные очи в глубокую и яд отрыгающую пропасть. И так не думаю, чтобы внезапным поражением нашего Рихмана натуру испытающие умы устрашились и Електрической силы в воздухе законы изведывать перестали».