big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Работы по изучению «явлений воздушных»

«Воздушным явлениям», к которым М. В. Ломоносов относил изменение погоды, ветры, образование атмосферного электричества и сонорное сияние, он уделял весьма большое внимание, называя их «лучшей частые натуральной науки» (Ломоносов, 1952, т. 3, стр. 25).

Его взгляд на значение атмосферы виден из следующих слов; «Что больше от всевышнего божества смертному дано и позволено быть может, как чтобы он перемены погод мог предвидеть, что подлинно нетрудно и едва постижимо быть кажется». Но состояние этих знаний было, по его мнению, совершенно неудовлетворительно: «Многие главы натуральной науки и в малейших частях весьма ясно истолкованы, но знание воздушного круга еще великою тьмою покрыто» (там же, сто. 23 и 25).

Работы М. В. Ломоносова в этой области имело большое значение для изучения строения атмосферы и совершающихся в ней процессов. Этим вопросам посвящены следующие работы: «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих», «Изъяснения надлежащие к Слову о электрических воздушных явлениях», «О морозе, случившемся после теплой потопы в апреле месяце сего 1762 г.» Кроме того, им уделено значительное место в статьях «О слоях земных» и «Рассуждение о большей точности морского пути». М. В. Ломоносов также наметил пути организации массовых метеорологических наблюдений

Наиболее богата идеями о природе атмосферной оболочки и происходящих в ней явлениях работа «Слово о явлениях воздушных...» (1952, т. 3). Она была написана по поручению Академии наук, предложившей профессору Г. Рихману выступить на публичном заседании Академии наук 6 сентября 1753 г. с речью об электричестве, изложив свои наблюдения, а М. В. Ломоносову — изложить «теорию и пользу» его (Билярский, 1865, стр. 206 и 211). Наблюдения, связанные, как писал М. В. Ломоносов, с «немалой опасностью» (там же, стр. 187), они проводили в 1752 г. с помощью имевшихся у каждого из них в доме специальных незаземленных электроизмерительных установок, изолированная металлическая стрела которых была выведена через крышу (История Академии наук СССР, 1958, стр. 206). В процессе исследований Г. Рихман пришел к выводу о тождестве электричества, возбуждаемого специальными приборами, и атмосферного электричества. Этим он подтвердил выводы Франклина, производившего ранее аналогичные эксперименты, о которых было сообщено в начале 1752 г. в «Санктпетербургских ведомостях» (Пекарский. 1870, стр. 703).

Выступить с речью Г. Рихману не пришлось, так как он погиб во время наблюдений 26 июля 1753 г. от молнии.

Разрабатывая в «Слове о явлениях воздушных...» теорию атмосферного электричества, М. В. Ломоносов изучал вертикальные воздушные токи. Идею о токах воздуха, возникающих вследствие неравномерного нагревания земной поверхности и атмосферы солнцем, высказал в 1686—1687 гг. английский астроном Э. Галлей, искавший объяснение пассатов и муссонов, уже хорошо известных морякам, плававшим в Америку и в Индию. Э. Галлой полагал, что эти ветры возникают в результате сильного нагревания, расширения и восходящего движения воздуха в тропическом поясе. В результате равновесие атмосферы нарушается, и на смену восходящему воздуху в тропический пояс устремляются из более холодных областей воздушные течения в виде постоянных ветров — пассатов. Наверху образуются противоположные течения — антипассаты («Memoires originaux...», 1900, стр. 5). Его объяснение пассатов было уточнено в 1735—1736 гг. другим английским астрономом — Д. Гадлеем, который обратил внимание на отклонение пассатов от строго меридионального направления, объясняя его влиянием вращения Земли (там же, стр. 8).

М. В. Ломоносов, наверное, знал о трудах Д. Гадлея и Э. Галлея или каких-либо других работах, затрагивающих тему о вертикальных воздушных токах. Но, считая этот вопрос еще недостаточно исследованным, он писал, что о «движениях воздуха к горизонту перпендикулярных..., сколько мне известно, нет еще ясного и подробного познания или, по последней мере, толь обстоятельного истолкования, какого они достойны». Своей задачей он считал показать, что они, в отличие от горизонтальных токов воздуха, «не токмо гремящей на воздухе электрической силы, но и многих других явлений в атмосфере и вне оной суть источник и начало» (Ломоносов, 1952, т. 3, стр. 33, 35).

Вопрос о вертикальных токах интересовал М. В. Ломоносова уже давно. В 1742—1744 гг. он описал воздушные течения, возникающие в подземных рудниках, и объяснил их причины (Ломоносов, 1950). В 1751 г. он докладывал Академии наук о возможности появления вертикальных токов воздуха при проникновении более холодных масс в теплую среду, ссылаясь на аналогию с движением воды, возникающим при добавлении холодной воды в горячую (Протоколы заседаний конференции Академии паук.., 1899, стр. 255).

Совершенно оригинально разрабатывая вопрос, М. В. Ломоносов отмечает важную роль, которую играют вертикальные токи воздуха в метеорологических процессах; он показывает, что эти токи являются причиной грозовых явлений, однако несколько преувеличивает их значение в возникновении холодов и даже приписывает им появление северных сияний.

В «Слове о явлениях воздушных...» дается подробное обоснование возникновения вертикальных воздушных токов, подтверждаемое как общими рассуждениями, так и расчетами, примерами и пояснениями разных природных явлений. М. В. Ломоносов исходит из того, что вследствие нагревания «нижняя атмосфера часто бывает реже и пропорционально легче, нежели верхняя. Сему состоянию воздуха, что воспоследовать должно, довольно явствует из аэрометрических правил и утверждается примерами» (Ломоносов, 1952, т. 3, стр. 43).

В доводах, которые приводит М. В. Ломоносов, некоторые положения не соответствуют уровню современных знаний, но вместе с тем он ясно выражает свою основную правильную мысль, что разность температур нижних теплых слоев воздуха и верхних — холодных — создает условия, при которых плотность верхних холодных слоев начинает превышать плотность нижних, хотя последние и подвергаются более высокому атмосферному давлению. «В сем состоянии по незыблемым естества законам, верхней части атмосферы должно опуститься в нижнюю и толь глубоко погрузиться, поколе, перемешавшись с теплым воздухом, в равновесии остановиться» (там же, стр. 45).

В подтверждение своей гипотезы он приводит примеры. Так, он говорит, что после полудня, когда приток солнечного тепла максимальный и нижние слои атмосферы сильно нагреваются, происходит наиболее интенсивное развитие грозовых облаков (там же, стр. 53). Он полагал, что «в жаркие летние дни зыблется, по-видимому, земная поверхность не для другой какой причины, как от смешения восходящего теплого воздуха с погружающимся холодным» (там же, стр. 107).

Вертикальные токи воздуха развиваются, по представлению М. В. Ломоносова, даже на соседних участках какой-либо местности с различной интенсивностью, так как благодаря облакам и разнообразию рельефа земная поверхность нагревается неодинаково (там же, стр. 49). Эти высказывании М. В. Ломоносов пояснил прекрасно исполнен наглядным рисунком, изображающим движение восходящих токов воздуха.

Позднее в неопубликованной в то время работе «О морозе, случившемся после теплой погоды в апреле месяце сего 1762 года» М. В. Ломоносов пытался связать объяснения атмосферных явлений с представлением о структуре атмосферы. Он говорит, что естествоиспытатели подразделяют атмосферу «на три слоя – на нижний, средний, и верхний» (там же, стр. 473). Пределы «трех слоев» в разные времена года различны. «Однако обще кладут, что два слоя нижние не простираются далее семи верст, а самый верхний предел атмосферы около семидесяти» (там же, стр. 473).

Вследствие отсутствия равновесия между нижним слоем, уплотняющимся в результате более сильного атмосферного давления, но вместе с тем расширяющимся под воздействием тепла, и верхним — «морозным», испытывающим меньшее давление, но уплотняющимся под воздействием низкой температуры, «рождаются в атмосфере разные перемены» (там же, стр. 475).

Вертикальные токи не только играют большую роль в переменах погоды, но, по мнению М. В. Ломоносова, являются также причиной возникновения атмосферного электричества, так как они вызывают трение различных частиц и особенно «жирных материй» (продукты гниения, горения. извержения вулканов).

Возникающее при этом атмосферное электричество поглощается каплями влаги, находящимися в воздухе. Концентрируясь в облака, бесчисленные капельки, общая поверхность которых огромна, создают мощные электрические заряды. Он утверждал, что эта теория возникновения атмосферного электричества создана им самим, и защищался от попыток навязать ему влияние В. Франклина (там же, стр. 103 и 147). С трудами В. Франклина до своей работы над «Словом о явлениях воздушных...» М. В. Ломоносов не был знаком и мог лишь знать об их существовании по упомянутой выше заметке в «Санктпетербургских ведомостях».

Несмотря на то, что М. В. Ломоносов не мог учесть влияния факторов, известных в настоящее время, предложенная им теория явлений атмосферного электричества в своей принципиальной основе соответствует современным представлениям (Федоров, 1950, стр. 36).

В последние годы своей жизни М. В. Ломоносов предполагал подготовить труд о северном сиянии (в трех частях), который остался незаконченным и сохранился лишь план работы (Ломоносов, 1952, т. 3, стр. 483).

Впоследствии честь введения в науку представлений о восходящих токах воздуха приписывалась Соссюру, который описал их, основываясь на своих наблюдениях в Альпах. Это умаление заслуг М. В. Ломоносова отметил еще в 1851 г. М. Ф. Спасский (1951, стр. 296). Оно тем более досадно, что Соссюр, объясняя при помощи вертикально восходящих воздушных токов наблюдавшиеся им конкретные явления, не сделал обобщений, если не считать высказанного им предположения о возникновении электричества вследствие трения в поднимаемых вертикальными токами облаках, что совпадает с теорией М. В. Ломоносова (Saussure, 1779, стр. 241—242).

Как уже отмечалось, М. В. Ломоносов сознавал малую изученность метеорологических явлений, но причину этого он видел не в недостатке наблюдений, а в отсутствии обдуманной системы («инструментов, к сему делу изобретенных, несовершенство, обстоятельств разность, наблюдателей неравные рачения») (Ломоносов, 1952, т. 3, стр. 25).

М. В. Ломоносов представил на рассмотрение Академии наук два сконструированные им прибора — усовершенствованные анемометр и барометр (Протоколы заседаний конференций Академии наук..., 1899, стр. 183 и 418). Для исследования верхних слоев атмосферы он сконструировал «аэродинамическую машину», являющуюся прототипом современного геликоптера. Этот аппарат тяжелее воздуха поднимался с помощью крыльев, которые приводились в действие пружиной (там же, стр. 309). Впоследствии Д. И. Менделеев (1946, стр. 268) высоко оценил прозорливость М. В. Ломоносова, сказав: «Не мы с ним (М. А. Рыкачевым.— В. Г.) первые поняли необходимость и пользу такого изучения атмосферы. О нем раньше многих других думал Ломоносов».

М. В. Ломоносов считал также необходимой постановку массовых метеорологических наблюдений, которые, по его мнению, были бы особенно успешны, если бы государства, интересующиеся развитием мореплавания, создали сеть «самопишущих метеорологических обсерваторий» (Ломоносов, 1955, т. 4, стр. 173). Эта идея службы погоды более чем на 20 лет опередила предложения А. Лавуазье и Ж. Борда (Хргиан, 1951, стр. 21). Впрочем, в менее определенной форме мысль о необходимости организации метеорологических наблюдений высказывалась ранее и другими русскими учеными (например, Г. Крафтом, см. ниже).

Останавливаясь в том же «Слове о явлениях воздушных...» на мысли, что море отдает зимой больше тепла, чем земля, М. В. Ломоносов развивал идею о море как о климатообразующем факторе и приводил примеры, доказывающие, что морские ветры смягчают зиму (в Петербурге, Архангельске, Охотске, Англии, на Камчатке).

Он понимал, что па климатические условия влияют и другие факторы: широта места и высота над уровнем моря. По поводу провинции Кито (Эквадор), расположенной на высоте около 2 верст над уровнем моря, он говорил, что она характеризуется умеренным климатом, как и Франция, хотя. и расположена под экватором (Ломоносов, 1954, стр. 538). По его мнению, расстояние от уровня моря до снеговой линии по мере удаления от экватора уменьшается и за полярным кругом становится равным пулю (Ломоносов, 1952, т. 3, стр. 39). При малой изученности в то время вопроса о климате неудивительно, что М. В. Ломоносов, верно поняв н описав отдельные климатообразующие факторы, не всегда учитывал их взаимодействие. Так, например, сравнивая Москву с Петербургом, Тибет с Испанией, Неаполем и т. д., он упоминает только о высоте над уровнем моря и забывает о влиянии континентальное (Ломоносов, 1954, стр. 534—536).

М. В. Ломоносов имел представление о климатических зонах: тундрах, степях, пустынях (Ломоносов, 1954, стр. 540—541).

Величайшая ценность научных идей М. В. Ломоносова в настоящее время общепризнана. Русская географическая наука унаследовала от него последовательное материалистическое мировоззрение, идеи о взаимосвязи и изменчивости всех явлений природы. Физико-географические представления М. В. Ломоносова сыграли существенную роль в ее развитии. Для понимания значения М. В. Ломоносова как ученого много было сделано советскими исследователями. В течение 1950—1959 гг. закончено издание тщательно комментированного полного собрания сочинений М. В. Ломоносова, в которое вошли его произведения, письма, служебные документы. Однако значение геологических, геофизических, физико-географических идей М. В. Ломоносова, намного опередивших свое время, приобрело широкое признание не сразу. Выше мы отметили, что «Краткое описание разных путешествий...» впервые было опубликовано в 1847 г. Только около середины XIX в, стала пользоваться заслуженной славой работа «О слоях земных» (История Академии наук СССР, 1958, стр. 232). Характерно, что в 1912 г. Д. Н. Анучин, высоко ставивший научный пений М. В. Ломоносова, писал; однако (стр. 120), что «география России не обогатилась era (М. В. Ломоносова.— В, Г.) трудами ничем существенным и прочным»;. Такие взгляды, как отметил А. А. Григорьев (1954, стр. 362), были основаны на господствовавшей в дореволюционное время недооценке русской науки и культуры и на неразработанности истории науки.

Примеры влияния идей М. В. Ломоносова можно указать во всех периодах развития русской науки.

В первом поколении ученых после М. В. Ломоносова, когда была жива память о нем, мы видим отражение его идей в трудах И. И. Лепехина (Фрадкин, 1953, стр. 146), М. А. Афонина (История Московского университета, 1955, стр. 56), Н. Я. Озерецковского и др. В первой половине XIX в. труды М. В. Ломоносова по геологии и геофизике встречали высокую оценку в русском обществе (Муравьев, 1880, стр. 181 — 190; Вельтман, 1840, стр. 5) и горячо пропагандировались видными учеными (Перевощиков, 1831, 1848, 1865; Любимов, 1855). В более позднее время гениальные обобщения и догадки М. В. Ломоносова в области физической географии, как мы видели, сохраняли живое значение и использовались в трудах П. А. Кропоткина, А. И. Воейкова, М. А. Рыкачева.

Не перестают обращаться к изучению идей М. В. Ломоносова и советские географы.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.