Теория электричества и метеорология

М. В. Ломоносов «Слово о явлениях воздушных…». 1753

В 1752—1753 годах, занимаясь изучением атмосферного электричества, М. В. Ломоносов ставит задачу написания труда, посвящёного общей теории электричества. К работе над латинской рукописью учёный приступил только в апреле 1756 года, но уже в мае переключившись на «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих», — оставляет первую, не завершив^[5].

В незаконченную рукопись «Теории электричества, изложенной математически» исследователем включены отдельные разработанные им на тот момент к настоящему вопросу относящиеся положения: о тождественности атмосферного и искусственного электричества, о предопределяющем электрические явления движении частиц эфира и тому подобные. Рукопись начинается с плана, включающего восемь глав, из коих М. В. Ломоносовым закончена была только первая и частично — вторая. Рассматривая именования шести остальных разделов, можно прийти к выводу о том, что учёный имел в предположении попытку рассмотрения всех известных к тому времени электрических явлений, снабжая их осмыслением, опирающимся на понимание строения вещества в свете корпускулярной теории: «1. Содержит предварительные данные; 2. Об эфире и огне; 3. О строении чувствительных тел; 4. О получении производного электричества; 5. О получении производного электричества; 6. Объяснение искусственных явлений; 7. Объяснение природных явлений; 8.. О будущих успехах учения об электричестве».^[5]

В работах М. В. Ломоносова, посвящённых исследованию электричества особенно ценным является направленность их от качественных наблюдений к установлению количественных закономерностей — формированию основ теории электричества. Занимаясь независимо этими исследованиями, он с Г. В. Рихманом и Б. Франклин добились наиболее убедительных результатов.

В ходе этих совместных с М. В. Ломоносовым исследований в 1745 году Г. В. Рихманом разработан первый электроизмерительный прибор экспериментального наблюдения — «электрический указатель», который, в отличие от уже использовавшегося электроскопа, был «снабжён деревянным квадрантом со градусной шкалой для измерения степени электричества» (Г. В. Рихман). «Громовая машина», созданная ими, имела принципиальные различия с приборами других учёных, в том числе и с «электрическим змеем» Б. Франклина, давала возможность стабильного наблюдения при любом изменении электричества, содержащегося в атмосфере при любой погоде.^[5]

На очередном торжественном собрании Петербургской Академии Наук академики Г. В. Рихман и М. В. Ломоносов должны были сделать доклад об электричестве. 26 июля 1753 года во время опытов в ходе наблюдения грозовых явлений Г. В. Рихман был убит ударом молнии. Трагические обстоятельства были использованы противниками учёных: советник академической Канцелярии И. Д. Шумахер убедил президента К. Г. Разумовского отменить собрание. Своими энергичными действиями М. В. Ломоносов сумел убедить последнего изменить решение — подготовленный М. В. Ломоносовым латинский текст речи обсуждался на нескольких заседаниях, после которых учёный внёс в неё некоторые изменения^[5].

В. Фаворский (по рисунку М. В. Ломоносова). Иллюстрация книги Г. Шторма «Труды и дни Михаила Ломоносова». Гравюра. 1932

26 ноября 1753 года им был сделан большой доклад — «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих» и, что немаловажно — на русском^[68]. М. В. Ломоносовым была представлена его строго научная теория атмосферного электричества, которая в полной мере соответствует современным взглядам, данных явлений касающихся. В обстоятельном «Изъяснениях, надлежащих к Слову об электрических явлениях» (неотъемлемой части «Слова», сопровождаемой описание наблюдений, опытов и пояснением чертежей и рисунков) учёный убедительно показывает, что результаты его самостоятельных исследований и, сделанные на их основе выводы, существенно отличаясь от найденного и показанного Б. Франклином, началом имеют предшествующие тому изыскания, относящиеся к значительно более раннему времени, — «сие слово было уже почти готово, когда я о Франклиновой догадке уведал» — отмечает он; в частности ода «Вечернее размышление о Божием величестве при случае великого северного сияния» (1743), напечатанная в 1747 году в «Риторике», со всей очевидностью указывает на выявленную им природу северного сияния. Далее, в своём письме академику А. Н. Гиршову^[69] который, в числе других, указывал на приоритет Б. Франклина, он пишет: «α) …Винить меня не станет никто, так как произведения учёных столь поздно доходят до нас, особенно из Америки. β) Нисхождение верхней атмосферы Франклин только предполагал по догадке; я же вывожу его из внезапного наступления холодной погоды, о чём у Франклина нет никакого упоминания. γ) Я также произвёл расчёт и доказал, что верхний воздух не только может, но и должен стекать вниз, чего у Франклина нет и следа. δ) Мнение Франклина о северном сиянии совершенно расходится с моим. Ведь электрическую материю, необходимую для образования северного сияния, он старается привлечь с тропиков к полюсам; я же нахожу её в изобилии на месте; он не излагает, каким ообразом это происходит, а мимоходом в нескольких словах намечает свою догадку, а я подробнейшим образом изъясняю свою теорию; он не обосновал никакими аргументами, а я подкрепляю не только аргументами, но и объяснением явления».

Очень важно в рассмотрении М. В. Ломоносовым света и электричества, в контексте его корпускулярно-кинетической теории тепла, единое толкование их волновой природы.

Твёрдая ртуть

В декабре 1759 года М. В. Ломоносов и И. А. Браун первыми получили ртуть в твёрдом состоянии. Но важность этого успеха для М. В. Ломоносова выражалась в большей степени не фактом приоритета, а логикой аргументации ряда положений его корпускулярно-кинетической теории, и последовавшим успехом в классификации веществ — когда учёным первым в январе 1760 года, наряду с решением ряда других задач, была показана электропроводность и «ковкость» ртути, что стало основанием для отнесения этого вещества к металлам^[5][70].

Прототип вертолёта

В рамках метеоисследований, в том числе измерений на разных высотах (температура, давление и т. д.), М. В. Ломоносов, независимо от идеи Леонардо да Винчи, чьи труды найдены много позже, разработал летательный аппарат вертикального взлёта — первый прототип вертолёта, при двух равных винтах на параллельных осях, равноудалённых от центра тяжести и оси прибора. Однако он не подразумевал пилотируемых полётов — только подъём метеоприборов.

Документы показывают, что учёный сделал его действующую модель^{[11][71][72][73]} По протоколу конференции Академии Наук (1754, июля 1; перевод с латинского) и в отчёте М. В. Ломоносова о научных работах в 1754 году (1755)^[74]:

«Прототип» М. В. Ломоносова. 1754

№ 4...Высокопочтенный советник Ломоносов показал изобретённую им машину, называемую им аэродинамической [воздухобежной], которая должна употребляться для того, чтобы с помощью крыльев, движимых горизонтально в различных направлениях силой пружины, какой обычно снабжаются часы, нажимать воздух [отбрасывать его вниз], отчего машина будет подниматься в верхние слои воздуха, с той целью, чтобы можно было обследовать условия [состояние] верхнего воздуха посредством метеорологических машин [приборов], присоединённых к этой аэродинамической машине. Машина подвешивалась на шнуре, протянутом по двум блокам, и удерживалась в равновесии грузиками, подвешенными с противоположного конца. Как только пружина заводилась, [машина] поднималась в высоту и потом обещала достижение желаемого действия. Но это действие, по суждению изобретателя, ещё более увеличится, если будет увеличена сила пружины и если увеличить расстояние между той и другой парой крыльев, а коробка, в которой заложена пружина, будет сделана для уменьшения веса из дерева. Об этом он [изобретатель] обещал позаботиться... / № 5...Делал опыт машины, которая бы, поднимаясь кверху сама, могла поднять с собою маленький термометр, дабы узнать градус теплоты на вышине, которая хотя с лишком на два золотника облегчилась, однако к желаемому концу не приведена.