Творец подлинной науки
Уроженец Севера, Ломоносов еще ребенком любовался красивым и величественным явлением природы — полярными сияниями. Он видел, как ясной зимней ночью высоко над землей появляется лента, сотканная из нежных, мерцающих лучей зеленоватого света и похожая на край бархатного занавеса, спустившегося из заоблачной выси.
Занавес непрерывно колышется, как бы под дуновением неощутимого ветерка. По его лучистой бахроме пробегают волны, и сияние колеблется, словно дышит, то разгораясь, то притухая.
Иногда вместо зеленоватой ленты над полюсом встают столбы света желтоватого, розового или фиолетового оттенков. Они подымаются ввысь, неожиданно разворачиваются веером, превращаются в лучистую корону или сказочную арку, сверкающую над снежной равниной.
Спустя некоторое время сияние расплывается, тускнеет, и на его месте остается бесформенное светящееся облако, которое, постепенно слабея, исчезает, растворяясь во тьме полярной ночи.
Рис. 16. Ясной зимней ночью высоко над землей появляется лента, как бы сотканная из нежных мерцающих лучей.
Северные сияния видны не только на крайнем Севере, ими случается любоваться и в Ленинграде, в Москве и даже в более южных городах.
В 1743 году в Петербурге наблюдали особенно большое и яркое полярное сияние, и тогда М. В. Ломоносов написал торжественное стихотворение:
Но где ж, натура, твой закон?
С полночных стран встает заря!
Не солнце ль ставит там свой трон?
Не льдисты ль мечут огнь моря?
Что зыблет ясный ночью луч?
Что тонкий пламень в твердь разит?
Как молния без грозных туч
Стремится от земли в зенит?
В этом стихотворении Ломоносов впервые выразил мысль, что полярные сияния — сродни молнии. Они, следовательно, электрические явления, — в электрической природе молнии Ломоносов нисколько не сомневался.
На мысли об электрической сущности полярных сияний Ломоносова наводил общеизвестный в те времена опыт «с трясением барометра».
Ртутные барометры делали тогда из стеклянных трубок, запаянных с одного конца. Такую трубку наполняли ртутью и затем переворачивали открытым концом в чашку с ртутью. Часть ртути выливалась в чашку, а часть, удерживаемая атмосферным давлением, оставалась в трубке. При этом в верхнем запаянном конце трубки над ртутью создавалась полость, содержащая сильно разреженный воздух и пары ртути.
Когда такой барометр сильно встряхивали, то в полости над ртутью возникало зеленоватое свечение. Некоторые ученые думали, что свечение барометра родственно свечению фосфора, но опыты не подтвердили этого предположения.
У Ломоносова имелась электрическая машина наподобие той, что была у Герике, но только вместо серного шара в ней вращался пустотелый стеклянный шар, из которого был выкачан воздух.
Когда шар вращали, одновременно натирая его ладонями, то внутри шара появлялось довольно яркое свечение, которое «в темноте изрядную палату освещать могло». Это свечение несомненно вызывалось электризацией шара. Когда на поверхности шара накапливались и искрили электрические заряды, — внутри его струился зеленоватый свет, такой же, как и в ртутном барометре.
И Ломоносов пришел к гениальному выводу: «Свет в трубках без воздуха электрический!».
Свечение разреженного воздуха в приборах было чрезвычайно похоже на игру полярных сияний, возникающих в самых верхних, разреженных слоях земной атмосферы. Высоту полярных сияний Ломоносов определил почти безошибочно — в 400 километров, а на такой высоте воздух действительно сильно разрежен. Поэтому причину полярных сияний Ломоносов видел в электрических разрядах, образующихся вследствие трения водяных паров и частичек воздуха в восходящих потоках атмосферы.
Ломоносов был прав, считая, что природа полярных сияний электрическая. Однако причина свечения — другая. Теперь известно, что Солнце выбрасывает в пространство потоки заряженных частиц. Они-то и вызывают свечение газов в верхних слоях атмосферы.