От электричества до телевидения. 1750-1759

Франклин, Далибар, Рихман, Ломоносов, Эпинус, Симмер


1752. ДАЛИБАР

В 1852 сообщения об опытах американца Франклина по извлечению электричества из атмосферы привели к постройке опытных громоотводов несколькими физиками в Европе. Во Франции Делор построил громоотвод на площади Парижа, Бюффон в Монтабаре, Далибар в Марли. Естествоиспытатели стали ждать грозу, не задумываясь о невероятной опасности опыта.

10 мая 1752 в Марли аббату Далибару в присутствии группы своих прихожан первому в истории физики удалось извлечь из воздуха с помощью металлического шеста несколько длинных голубых искр. Одна искра попала ему руку и он испытал удар, сравнимый с ударом хлыста, после его опытов воздух запах серой, но радости Далибара не было предела — он вошел в историю науки, — дело в том, что Франклин предложил метод установки громоотвода, но масштабный опыт по его идее провел именно Далибар.

На иллюстрации опыт Далибара в Марли.

Опыт Далибара был многократно повторен, в том числе:

17 мая 1752  искру из атмосферы получил в Париже Делор;

18 июля 1752 по русскому стилю получил искру из «громовой машины» устроенной в своей квартире в Петербурге русский академик Георг-Вильгельм Рихман.

1753. С. М., ФРАНКЛИН, РИХМАН, ЛОМОНОСОВ, КАНТОН

17 февраля 1753  в газете Scots Magazine некто, скрывшийся под псевдонимом «C. M.», предложил электростатическую систему связи. Линия связи по проекту состояла из 26-ти проводов, по числу букв английского алфавита, при этом каждый провод должен быть подключен одним концом к своей электрической машине. Прием сообщения производиться на другом конце линии связи при отклонении к проводу бумажного диска с соответствующей буквой. Подлинная фамилия изобретателя «C. M.» осталась неизвестна. Возможно это первый проект прототипа электрического телеграфа.

Опыт с получением электричества из атмосферы американец Франклин провел на год позднее француза Далибара (см. 1752). Историки обычно приписывают первенство в опыте с молнией Франклину — это не так.

Справка от автора.

«12 апреля 1753 года Франклин осуществил свой знаменитый опыт со змеем. Эксперимент отличался, как и все его опыты, простотой и вместе с тем большой изобретательностью. По углам рамки змея, сделанного из легкого шелкового платка, Франклин поместил острия, исходя из своего вывода, что острые предметы притягивают электричество. Змей был запущен в грозу, и возникавшие в тучах молнии притягивались этими остриями и передавались на бечевку, тянувшуюся к земле. Чтобы изолировать бечевку от земли, к ней была привязана шелковая лента, а к концу бечевки — ключ. Франклин подчеркивал в одном из своих писем Коллинзу, что необходимо было следить, чтобы шелковая лента на намокала; для этого человек, запускавший змея, должен был находиться под крышей. Как только грозовая туча оказывалась над змеем, вся система заряжалась электричеством, и ворс на бечевке поднимался дыбом. Когда дождь смачивал змей и бечевку, их электропроводность сильно увеличивалась, и на ключе скапливалось много электричества. «Вы увидите, — писал Франклин, — как электрический огонь обильно стекает с ключа при приближении вашего пальца». [19]

17 сентября 1753 в письме Франклин подробно изложил теорию громоотвода. Он указал, что молния перестает действовать разрушительно, когда ее достаточно отводят, для этой цели он считает достаточным железные прутья диаметром в четверть дюйма. Для ликвидации взрывчатого разряда через громоотвод Франклин предлагает его заострять на конце, т. к. с металлического острия электричество стекает постепенно.

Рекомендации Франклина опоздали на 1 месяц — 6 августа 1753 опыты русского академика Рихмана завершились трагедией — при грозе из проволоки его «машины», которая шла с крыши в комнату, вылетел большой огненный шар (шаровая молния?), последовал взрыв — Рихман погиб от разрыва грудной клетки и тяжелой травмы головы. Рихман при своих экспериментах для измерений использовал некое подобие атмосферного электроскопа — льняную нить привязанную к проволоке идущей с крыши. Желая лучше понять угол отклонения этой нити он приблизился к проволоке на расстояние менее фута — и это привело к печальным результатам.

Михаил Ломоносов вел в этот же день наблюдения у своей «громовой машины», оборудованной в его квартире, но никак не пострадал. После гибели друга и коллеги 26 ноября 1753 по русскому стилю Ломоносов делает сообщение «Слово о явлениях воздушных от Електрической силы происходящих…». Ломоносов формулирует два утверждения:

Электрическая сила, образующаяся в атмосфере, вызвана трением и теплом — точно так же как в электрической машине;

Основной причиной образования электрической силы в атмосфере является трение при вертикальном движении воздушных масс, которое обусловлено соотношением температур «нижней» и «средней» атмосфер и нагревом слоев атмосферы солнцем.

В 1753 вопросом измерения силы электричества занимались независимо друг от друга несколько физиков, лучшего результата достиг англичанин Джон Кантон (1718—1772) — в его электроскопе было две нити, утяжеленные пробковыми шариками на концах (фактически это были конденсаторы), — конструкция Кантона стала прототипом современных электроскопов.

1754. ДИНИШ, КАНТОН

15 июня 1754 вященник Прокоп Диниш в Прендице, Моравия, установил громоотвод в 22 клафтера высотой (клафтер = сажень = 1.8 метра). Возможно, это было первое применение громоотвода для защиты объекта в Европе, но уже 1756 Диниш был вынужден снять свой громоотвод, т. к. прихожане обвинили его в том, что из-за его действия выдалось сухое лето [!!!].

Споры о возможности защиты зданий от удара молнии громоотводами шли между учеными не менее 15 лет. К 1770 мнение сторонников Франклина возобладало — громоотводы стали устанавливать на зданиях, в первую очередь на высоких.

В 1754 англичанин Джон Кантон с помощью своего электроскопа (см. 1753) провел ряд интересных опытов, которые обнародовал в статье «On some new electrical experiments». Он открыл, что для расхождения шариков не требуется перетекание электричества с тела, а достаточно приблизить электроскоп к нему — т. е. он открыл явление электрической индукции. Кантон пытался объяснить свои результаты — и сделал это неправильно — его опыты были объяснены в Германии (1757) и России (1759)

1755. ПЛАНТА

С 1755 в Германии, Франции, Англии в течение 10 лет электрическая машина повсеместно обрела своим генерирующим элементом стеклянные диски. Возможно первую подобную машину в 1755 остроил немец из Гальдштейна Мартин Планта (1717—1782).

Современная конструкция электрической машины строится по образцу 1766  английской машины механика Джессе Рамсдена (1735—1800), который приоритет Планта не признавал (вид современной машины другой — речь идет о принципе).

1758. ЭПИНУС

7 сентября 1758 в Петербурге академик Франц Эпинус (см. далее), приглашенный в Россию годом ранее из Берлинской академии, произнес речь о сходстве явлений электричества и магнетизма — «Sermo academicus de similitudine vis electricae atque magneticae» — на этих правильных воззрениях были основаны все его последующие работы.

Необходимо сказать, что отношения Ломоносова и Эпинуса не сложились. Возможно сказывалась ревность сторожила к талантливому немцу, приглашенному к тому же на место убитого в 1753 молнией академика Рихмана — друга Ломоносова. Не будем забывать, что 1758  — время разгара Семилетней войны, в которой Россия и Пруссия были противниками.

1759. ЭПИНУС, СИММЕР

В 1759 в Петербурге опубликована работа академика Франца Эпинуса «Tentamen theoriae electricitatis et magnetismi», которая объясняла опыты Кантона и Франклина на основе «действия на расстоянии», теория «истечений», сохранявшаяся со времен Декарта, уходила в прошлое. В 1757 Эпинус работал в Берлинской академии, и его коллега и сотрудник Иоганн Карл Вильке (1732—1796) написал диссертацию, в которой уже привел в порядок объяснения опытов англичанина Кантона с электроскопом.

Справка от автора.

«Эпинус (Франц Ульрих Теодор Aepinus) — германский математик, астроном и физик (1724—1802). По получении степени доктора медицины от ростокского университета, сделался в нем же приват-доцентом. С 1755—57 гг. был профессором астрономии при берлинской академии наук и астрономом берлинской обсерватории. В 1757 г. был приглашен в СПб. академию наук на должность профессора физики, на которой оставался до 1798 г.» «В торжественных собраниях петербургской академии наук Э. были произнесены следующие речи: «Sermo academicus de similitudine vis electricae atque magneticae» (1758; также и в русском переводе)» «в СПб. были напечатаны сочинения Э.: «Tentamen theoriae electricitatis et magnetismi» (1759),» «Значительнейшей из заслуг Э. перед физикой было его участие в создании теории электрической индукции. Его главное сочинение по физике «Tentamen etc.» явилось вследствие этого для своего времени делающим эпоху и притом в одинаковой степени как для электричества, так и для магнетизма.»

Работа Франца Эпинуса оказала на учение об электричестве и магнетизме огромное влияние, но в ней сохранялись идеи Франклина об избытке «электрического огня» и «недостатке электрического огня», т. е. «униполярности».

Новую — «дуалистическую» теорию электричества в своем сообщении 1759  предложил англичанин Роберт Симмер. Симмер допустил одновременное существование в ненаэлектризованном теле двух противоположных электричеств, которые связывают друг друга и никак не проявляются. Электрические явления появляются в случае преимущества в теле одного из этих электричеств.

Идея Симмера, который умер в 1763, и ничего кроме сообщений 1759 не предложил, была модернизированной теорией «смолистого» и «стеклянного» электричества, но с важнейшим постулатом об их одновременном наличии.

Постепенно теория униполярности Франклина в работах физиков была повсеместно заменена на теорию дуализма Симмера. Т.о. старые идеи Гильберта — Дюфе качественно были верны.