Анатолий Томилин - Мир электричества
Конструкция громоотвода Франклина
В Европе Лондонское королевское общество напечатало «электрические» письма Франклина отдельной книжкой, и она хорошо разошлась. Однако слишком много людей в Старом Свете занимались исследованиями атмосферного электричества, чтобы сразу принять на веру заключения «янки из-за океана».
Даже в Лондоне нашлись члены общества, утверждавшие опасность привлечения молний к крышам зданий путем установки на них заостренных шестов – громоотводов и посему предлагавшие надевать на острия шары… Только шары могли сделать молнию безвредной!
На континенте, бывало, крестьяне приписывали громоотводу засуху, поражающую их поля. Немало было и других вздорных мнений. Правда, время от времени сама природа подталкивала людей на скорейшее решение «острых» вопросов.
Французский ученый Доминик Араго в своей книге «Гром и молния» пишет: «Утром 18 августа 1769 года гром ударил в башню Святого Назария в городе Брешиа. Под основанием этой башни находился подземный погреб, в котором хранился порох, принадлежавший Венецианской республике. Огромная масса взрывчатки воспламенилась мгновенно, и шестая часть зданий прекрасного города была разрушена, а все остальное было потрясено так, что угрожало падением. При этом погибло три тысячи человек. Башня Святого Назария была вся подброшена на воздух и упала обратно на землю в виде каменного дождя. Обломки ее рассыпались на огромном расстоянии». Нет сомнений, что такие события весьма усиливали интерес к громоотводам в Европе.
Исследования атмосферного электричества ширились, захватывая все большее число ученых-естествоиспытателей в самых разных странах. Росло и количество опасных опытов по извлечению искр из наэлектризованных металлических шестов, установленных на крышах.
Хуже дело обстояло с теорией. Если отталкивание положительно заряженных тел выводы Франклина объясняли достаточно просто, то такое же отталкивание отрицательно заряженных тел объяснить не удавалось. Но Франклин не унывал.
Бен Франклин не только работал весело, но и весело отдыхал. «Ввиду того что наступает жаркая погода, когда электрические опыты доставляют мало удовольствия, мы думаем покончить с ними на этот сезон, завершив все довольно веселым пикником, – писал он в Англию, где у него было немало друзей. – На берегах реки Скулкилл искра, переданная с одного берега на другой без какого-либо проводника, кроме воды, зажжет одновременно на обоих берегах реки спиртовки… Индейка к нашему ужину будет умерщвлена электрическим ударом и зажарена на электрическом вертеле огнем, зажженным наэлектризованной банкой; мы выпьем за здоровье всех известных физиков. из наэлектризованных бокалов под салют орудий, стреляющих от электрической батареи…» Не этот ли стиль пытались возродить и почитатели ученого на празднике, описанном в начале рассказа?
Только семь лет занимался Франклин своими опытами. За это время он не оставлял и общественной деятельности. По его инициативе в Филадельфии возникла «Академия» – учебное заведение, состоящее из средней и высшей школы, был открыт первый в Америке общественный госпиталь. Его выбрали мировым судьей. А в период начавшейся войны между английскими и французскими колониальными войсками Франклин занимался организацией милиции своего штата. На конгрессе представителей колонии в Олбани Франклин предложил английской администрации план объединения федерации колоний в единое самоуправляющееся государство, но этот проект, естественно, не прошел. Оказавшись в оппозиции проанглийски настроенному губернатору, Франклин вынужден был ехать в Лондон, чтобы добиться от правительства метрополии хоть какого-то ограничения прав назначаемых оттуда чиновников. На этом его ученые занятия прервались. Он провел в Англии довольно долгое время. Потом возвратился туда еще раз. Писал политические памфлеты. Поехал с дипломатической миссией во Францию…
Последние годы жизни Франклин спокойно провел в кругу своей семьи. Много читал, интересовался наукой и поддерживал начинавшее развиваться аболиционистское движение за освобождение негров. Он был принципиальным противником рабства. И сегодня, подводя итоги этой славной жизни, согласимся, что на его памятнике вполне уместны слова: «Eripuit coelo fulmen, sceptrumque tirannis» – «Он отнял молнию у небес и власть у тиранов».
Господа профессоры Императорской Санкт-Петербургской академии наук
Все-таки это было очень удивительно: потереть кожей или суконкой обыкновенное, ничем не примечательное холодное стекло – и извлечь из него искру, напоминающую миниатюрную молнию! В середине XVIII века трудно было даже представить себе что-нибудь более впечатляющее. Немудрено, что столько людей самого разного чина и звания занимались электрическими опытами. Цель у всех была одна – получать от машин как можно более мощные искры. Однако, как ни старались изобретатели совершенствовать свои машины, получались они довольно слабосильными. Да и непонятно было, когда вообще следовало считать тело наэлектризованным. Никто не знал, как измерять количество электрической материи.
Здание Императорской академии наук в Санкт-Петербурге
По доскам тротуара набережной Васильевского острова в Санкт-Петербурге идут двое. Держат путь от здания Академии наук к Первой линии.
Развеваются на ветру полы голубых академических кафтанов с черными отворотами. В желтых пуговицах играют лучи низкого солнца. Один из идущих высок, телосложения крепкого и шагает широко, размашисто. Второй – более субтилен и идет аккуратнее. Он инстинктивно следит за тем, чтобы пыль от башмаков не садилась на белый жилет и панталоны!… Это – господа профессоры академии. Первый – Михаил Васильевич Ломоносов, второй – друг его любезный, профессор Георг Вильгельм Рихман, из немцев. Оба с утра присутствовали на заседании академического собрания, а теперь поспешают домой…
Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765)
В 1744 году академическое собрание Петербургской академии наук обсудило обращение Леонарда Эйлера, призывающее заняться исследованием причин электрических явлений, и приняло решение: «Произвести также и здесь исследования над явлениями электричества и тщательно изучить все сочинения, написанные по этому вопросу, а те, коих нет здесь, как можно скорее добыть.»
Выполнение этого задания и принял на себя профессор Рихман. И первый вывод, который он сделал после предварительных опытов в «электрической каморе» – лаборатории при академии, – заключался в необходимости научиться измерять «силу электрическую». Ибо лишь зная оную, перейти сможет электричество из области «кунштюков» в область науки.
В опытах друга и в обсуждении результатов горячо участвовал и Ломоносов. Рихман составил программу работ. Ломоносов перевел ее на русский язык. Рихман построил первую в России электрическую машину. Ломоносов помог ему наметить круг вопросов, на которые надлежит дать ответы.
Георг Рихман (1711–1753)
В 1745 году Рихман сконструировал «электрический указатель» из длинной, примерно полуметровой, линейки и угловой шкалы.
Вдоль линейки висела льняная нить. Ломоносов писал, что это была точно «отвешенная нить» и по углу отклонения ее от вертикали можно было измерять электрическую силу. «Подобный указатель является надежным прибором для распознания, больше или меньше градус электричества в той или иной электрической массе» – так характеризовал свой прибор сам изобретатель. Правда, прибор годился только для относительных измерений. Рахман писал, что сила воздействия между нитью и линейкой с увеличением расстояния убывала «по некоторому пока еще не известному закону». Он же делал вывод: «Я еще до тех пор не буду утверждать, что этим указателем можно точно измерять электричество, пока не будет развита теория электрического вихря».
С этого времени различные приборы для оценки электрической силы стали появляться и в других странах. Аббат Нолле вместо одной нити стал применять в своем электроскопе две. А англичанин Джон Кантон добавил к ним еще и бузинные шарики. Лет через двадцать, для уменьшения внешних помех, физики стали заключать подобные измерительные приборы в банки и коробки, под стекло. Получились электроскопы и электрометры.
Теперь исследователи по отклоняющимся нитям или листочкам могли судить, в каком теле накопилось больше электричества, а в каком меньше. Научились делить накопленное электричество на порции. Процесс деления происходил так: изолированным ненаэлектризованным металлическим шариком исследователь касался другого, такого же по размерам, так же изолированного, но наэлектризованного. Электрический заряд делился пополам, и электроскоп показывал, что на обоих шариках собралось одинаковое количество электричества.
