Владимир Кучин - Популярная история — от электричества до телевидения

1706 г. Гауксби, Франклин

В 1706 г. английский физик Фрэнсис Гауксби (1666–1713 гг.) построил по примеру Отто фон Герике электрическую машину, в которой стеклянный шар, расположенный на горизонтальной оси, приводился в быстрое вращение. На этой машине Гауксби провел многочисленные опыты. Электризацию Гауксби производил рукой, он достигал состояния шара, при котором последний в темноте освещал предметы на расстоянии до 10 футов, а искра от шара до пальцев экспериментатора была размером до дюйма (можно считать что разность потенциалов составляла около 25000 вольт). Гауксби первым обнаружил явление люминесценции воздуха в стеклянной трубке, которая была приближена к наэлектризованному шару. Гауксби на своей машине экспериментировал с различными шарами — применял для их изготовления серу, смолу, смеси с глиной, стекло, а также откачивал из стеклянного шара воздух. Теоретических объяснений своим опытам Фрэнсис Гауксби не оставил, но объем экспериментов в 1705–1710 гг. он выполнил очень большой.

Последующие исследователи (Бернулли, Кассини и др.) в первые десятилетия 18-го века повторяли опыты Гауксби, и даже сделали меньше его. Целая группа физиков, например Ламонтр, Далансе, Гартсекер пытались давать объяснения магнитным и электрическим явлениям с философской точки зрения — это только уводило от истины.

В этом же 1706 году, 17 января, в Бостоне в семье хозяина мыловаренной мастерской Джозайи Франклина родился мальчик, которого назвали Бенджамином в честь одного из братьев отца. Это был Бенджамин Франклин — будущий великий американский государственный деятель, неплохой ученый и популяризатор науки.

В 1711 году, 8 ноября, близ Архангельска в семье вольного помора родился Михайло Ломоносов — великий русский ученый. Отмечу, что Меншуткин — автор жизнеописания Ломоносова (см. [13]) — осторожно пишет — вероятно 8 ноября.

«Дом Василия Дорофеева Ломоносова находился на большой проезжей дороге за деревней Денисовкой; тут же была и принадлежавшая ему земля. Первый раз он женился на дочери дьякона села Николаевских Матигор (расположенного недалеко от Холмогор), Елене Ивановне Сивковой: от этого брака родился в 1711 году, вероятно 8 ноября, их единственный сын Михайло Васильевич Ломоносов.» [13].

«ЛОМОНОСОВ Михаил Васильевич [8(19).11.1711–4(15).4.1765], первый русский учёный-естествоиспытатель мирового значения, человек энциклопедич. знаний, разносторонних интересов и способностей, один из основоположников фи-зич. химии, поэт, заложивший основы совр. рус. литературного языка, художник, историк, поборник отечественного просвещения и развития самостоятельной русской науки. Л. родился в дер. Денисовка (ныне с. Ломоносово) Куростровской волости ок. с. Холмогоры (Архангельской губ.) в семье крестьянина-помора Василия Дорофеевича Ломоносова, занимавшегося морским промыслом на собственных судах.» [14].

В 1716 году, 17 марта, мощное северное сияние наблюдалось в небе Германии, Франции, Англии, Голландии, и этот удивительный природный феномен стал предметом для объяснений у ведущих ученых указанных стран. Ни одной правильной версии выдвинуто не было. Большинство ученых считало, что северное сияние вызвано истечением горючих газов из Земли в районе полюса, другие выдвигали версию об отражении в небе полярных льдов — по аналогии с миражами в пустыне. Наиболее близок к истине был астроном Эдмонд Галлей — в своей публикации он связал северное сияние с магнитным полем Земли (см. справку), но ему показалось, что уклонение дуги северного сияния от направления на север равно склонению магнитной стрелки. Это привело его к версии, что из Земли в районе полюса некое светящееся вещество иногда вырывается наружу и под действием магнитного истечения направляется с северного полюса к южному. Этот пример показывает — как далеки были великие ученые своего времени от правильного объяснения.

Справка: полярные сияния — северное и южное — вызваны люминесценцией газов атмосферы под действием заряженных частиц летящих от Солнца. Прорваться к атмосфере эти частицы могут только в районе магнитных полюсов, т. е. магнитное поле Земли не вызывает, а препятствует северному сиянию (Галлей и другие думали с точностью наоборот!). Цвет сияния в основном вызван кислородом — зеленый и красный, и азотом — фиолетовый и зеленый. Размер сияния зависит от солнечной активности — можно предположить, что 17 марта 1716 года Солнце было очень активным.

Развитие мореплавания и навигации вызывали повышенный интерес именно к магнитным наблюдениям. В 1724 г. английский механик Джорж Грегам (1675–1751 гг.) опубликовал важную работу «Observations made on variation of the horizontal needle at London 1722–1723». В этом сочинении он констатирует, что склонения магнитной стрелки изменяется почти непрерывно, и его амплитуда суточных колебаний склонения в Лондоне составляет около 0,5 градуса и имеет в течение суток максимум и минимум. Джорж Грегам первым заметил наличие дополнительных и постоянных колебаний наклонения, которые имели небольшую амплитуду, но определить их период не смог.

В 1729 г. Стивен Грей (1666–1736 гг.), член Лондонского королевского общества, изучал вопрос об изменении характера электрических явлений в стеклянной трубке. Совершенно случайно Грей обнаружил, что электричество перетекает по бечевке от трубки к шарику из слоновой кости. Грей спускал шарик с балкона своего дома с высоты 26 футов и он электризовался от стеклянной трубки. Явление повторилось при замене бечевки шелковой нитью и медной проволокой. Грей обнаружил, что на передачу электричества влияет не толщина, а материал соединительной нити. Он заряжал тела, сделанные из смолы либо стекла, и их электризация сохранялась до 30 дней. Грей заряжал массивный куб из дуба и такой же куб, но полый и обнаружил, что эти предметы принимают равное количество электричества. Грей заряжал металлический ключ и одновременно притягивал его магнитом — электрическое и магнитное действие взаимно не мешали друг другу. Таким образом, Стивен Грей первым осуществил передачу электричества по проводам и создал прототип «лейденской банки» (см. 1745 г.) — конденсатора. [11, 12].

Работы Стивена Грея успешно продолжил в 1733–1737 гг. и подтвердил француз Шарль Дюфе (1698–1739). Много внимания Дюфе уделил заряду электричеством человеческого тела и извлечению из него огромных искр — научной цели в этом не было, но публика была шокирована этими опытами. Теория электричества, предложенная Дюфе, не содержала ничего нового — он делил электричество на смолистое и стеклянное, что делал англичанин Гильберт еще в 1600 г. Отмечу, что Шарль Дюфе в 1732 г. первым опубликовал краткую историю электричества.

Около 1740 года профессор физики из Вюртенберга Георг Бозе (1710–1761) построил новую электрическую машину, она имела приводимый во вращение стеклянный шар и приспособление для трения, шар посредством металлической цепочки был соединен с жестяным цилиндром, подвешенным на шелковых нитях. При работе машины электричество накапливалось в цилиндре. Бозе сообщил о своих опытах в нескольких сочинениях 1738–1749 гг., при этом он первым отметил, что тела при переходе на них электричества не изменяются в весе [11]. Машину, аналогичную машине Бозе, во Франции построил ЖанАнтуан Нолле (1700–1770), который до этого присутствовал при всех публичных опытах своего соотечественника Шарля Дюфе (см. выше).

Рис 5. Электрическая машина Нолле конструкции Бозе по [10]

Электростатическая машина Георга Бозе содержала в себе все необходимые компоненты: стеклянный шар, замененный впоследствии на диск, приспособление для трения, накопительный цилиндр — конденсатор, с соединительной цепью — проводом, привод. В усовершенствованном виде (см. 1755 г.) машина конструкции Бозе образца 1740 года используется и сегодня для демонстрации в учебных целях.

В 1742 году сын французского эмигранта английский физик Джон Теофил Дезагюлье (1683–1713) опубликовал диссертацию «Dissertation concerning Electricity», в которой первым употребил термины conductor — проводник и insulator — изолятор. Дезагюлье был хорошо известен в научном мире Англии — в 1714 году он по рекомендации великого Исаака Ньютона стал демонстратором на еженедельных заседаниях Королевского общества, в доме Дезагюлье долгое время проживал физик Стивен Грей (см. 1729 г.), естественно Дезагюлье знал о всех достижениях последнего. Диссертация Дезагюлье оказала влияние на развитие европейской науки об электричестве, Академия наук Бордо присудила диссертации золотую медаль.