Танец «небесного огня»
С древности человека и восхищали, и пугали могучие силы природы, в том числе – явления атмосферного электричества. Однако к частичному пониманию их природы мы пришли сравнительно недавно, и все еще осталось немало «белых пятен», которые однажды выльются в новые удивительные открытия
Стать жертвой «небесного огня» довольно легко, а вот чтобы приручить его, нужно обладать наблюдательностью и умом… Древнеегипетские жрецы, например, наловчились ловить молнии и использовать их в ритуалах жертвоприношения. Это не только обеспечивало завораживающее (и пугающее!) зрелище, но и укрепляло их власть. Для этого в храмах устанавливали высокие деревянные мачты, обитые медными листами. Электрического заряда, который это устройство улавливало из атмосферы, было достаточно, чтобы убить человека или животное. Сам жрец в этот момент был облачен в металлический костюм, который, благодаря своим проводящим свойствам, защищал его от воздействия электричества.
Что же такое атмосферное электричество? Это совокупность электрических явлений в тропосфере и стратосфере, возникающих благодаря существованию в атмосфере электрического поля. Атмосферное электричество оказывает значительное воздействие на окружающий нас воздух. Так, например, благодаря ему образуются ионы. Большая концентрация отрицательных легких ионов благоприятно воздействует на человеческий организм, улучшая обменные процессы, ускоряя заживление ран. Положительные ионы, наоборот, вызывают сонливость, депрессию, снижают работоспособность и т.п.
От разрядов молний образуется и озон, который обеззараживает воздух и делает его свежее, но главное, конечно, – защищает нашу планету от ультрафиолетового излучения. Также при разрядах молний образуется оксид азота, который обогащает почву соединениями азота, необходимыми для нормального роста растений.
В погоне за молнией
life.ru
Самое известное атмосферное электрическое явление – конечно же, молния. Очень живописный, впечатляющий феномен – но и весьма опасный. Такой мощный разряд электричества вполне может убить человека, а уж про повреждения каких-либо сооружений, коммуникаций, возникающие при попадании молнии пожары и говорить не приходится. В древности люди приписывали это гневу богов. Восточные славяне, например, были убеждены, что молнии в них мечет бог-громовержец Перун, а позднее – Илья-пророк, который, «катаясь на колеснице по небу, пускает огненные стрелы».
Начавшееся в XVIII веке экспериментальное изучение атмосферного электричества помогло избавиться от суеверных страхов, разобраться в природе явления и даже научило защищаться от него. Правда, процесс этот не был быстрым, а путь познания – легким. Но искать ответы на волнующие вопросы было необходимо. Вот, например, любопытная статистика, опубликованная в 1783 году: в Европе за 33 года молния «разбила 186 колоколен, убила 120 звонарей, а переранила еще больше»…
Электрическую природу молнии доказал американский ученый Бенджамин Франклин (1706–1790), тот самый, что много позже станет президентом США. Летом 1752 года он провел такой эксперимент: запустил воздушного змея в грозовое облако и обнаружил, что тот собирает на себя электрический заряд. Чтобы обезопасить себя, Франклин использовал заземление.
Тем временем русский физик немецкого происхождения Георг Вильгельм Рихман (1711–1753) в 1752 году разработал незаземленную установку для изучения атмосферного электричества («громовую машину», как назвал ее друг и коллега ученого Михаил Ломоносов). В здании, где жил, Рихман установил железный двухметровый тупой с обеих сторон шест («молниеприемник»), одним концом проходивший через крышу, а другим опущенный в стеклянный стакан с медными опилками (так осуществлялась изоляция установки от земли). К нижней части шеста была прикреплена проволока с электрометром, который Рихман изобрел еще в 1745-м (конструкция «электрического указателя» оказалась такой удачной, что ее использовали потом еще более века) – по отклонению наэлектризованной нити можно было оценить величину «электрической силы».
В 1753 году Ломоносов и Рихман совместно провели оригинальный эксперимент, чтобы доказать электрическую природу молнии. Рихмана волновал вопрос: происходит ли электризация воздуха, например, во время артиллерийской стрельбы, и он решил воспользоваться тем, что 25 апреля в Петербурге в день коронации императрицы Елизаветы предполагалась пальба из 50 орудий. Об опыте подробно написали «Санкт-Петербургские ведомости». Гром пушечных выстрелов «сотрясал небо», однако электрометр ничего не показывал. Кроме того, когда «на горизонте тучи посредственной величины и темности, из которых на долгом примечании не видно было блеску, ниже грому слышно», то «соединенный с выставленным на воздухе в высоте около 6 саженей железным прутом указатель электрической силы показывал, что воздух оную в себе имеет, ибо нитка с висячего с нею железа чувствительно удалялась и за перстом гонялась». Выводы, опубликованные в газете, были следующие: «Из сего наблюдения явствует, что электрическая сила без действительного грома быть может. Если второе правда, то не гром и молния электрической силы в воздухе, но сама электрическая сила грому и молнии причина. Сие подтверждается тем, что электрическую силу искусством без грому произвести можно, напротив того, произведенный искусством гром электрической силы не показывает».
На основании этих опытов М.В. Ломоносов разработал теорию атмосферного электричества, их сотрудничество обещало принести еще немало удивительных открытий, однако случилось непредвиденное: летом 1753 года Рихман погиб в своей домашней лаборатории от удара молнии. В этот день он пригласил к себе «академического гравера» И. Соколова для зарисовки опытов с атмосферным электричеством. А когда приблизился к своему электрометру «на расстоянии одного фута, прямо в его лоб ударил бледно-синеватый огненный шар» – возможно, шаровая молния.
Духовенство потребовало прекратить «кощунственные» исследования, поскольку смерть ученого многие восприняли как «наказание Господне» за попытки проникнуть в тайны природы. Однако благодаря вмешательству Михаила Васильевича на науке не был поставлен крест, в письме первому куратору Московского университета графу И.И. Шувалову он написал следующее: «Умер господин Рихман прекрасною смертию, исполняя по своей профессии должность. Память о нем никогда не умолкнет... Между тем, чтобы... сей случай не был истолкован противу приращения наук, всепокорнейше прошу миловать науки».