Есть предположение, что Россия, где величайшее открытие века – громоотвод – официально было применено намного позднее, чем в европейских странах, оказалось, опередила их в этом отношении.
Это подтверждает громоотвод Невьянской башни. Невьянский железоделательный завод возник на рубеже двух веков и выплавил первый чугун 15 декабря 1701 года. Завод строился казной и был сначала предприятием государственным. Затем он был передан тульскому оружейных и железных дел мастеру Никите Демидову. Начав восстановление и расширение завода, Никита Демидов вскоре передал бразды правления старшему сыну Акинфию, который и стал руководителем Невьянского завода на многие годы. На Невьянском заводе работало 420 опытных специалистов – молотовых, доменных, дощатых мастеров, подмастерьев, кузнецов и других рабочих. Через два десятилетия после пуска завод давал чугуна и железа намного больше, чем все казённые заводы Урала вместе взятые. Начальник уральских и сибирских горных заводов генерал де Геннин написал Петру Первому об Акинфии Демидове: «…такого в заводском деле искусного человека едва сыскать можно».
На Невьянском заводе при Акинфии Демидове вводились различные технические новшества: каменная башня с первой в мире своеобразной конструкцией железочугунных балок в зонах растяжения верхних этажей – восьмериков, первая в России частная химическая лаборатория для опробования руд, наиболее крупная в России коллекция руд, башенные часы-куранты с колоколами, громоотвод.
Как и любое современное устройство для грозовой защиты, громоотвод Невьянской башни состоит из трёх частей: молниеприёмника, молниеотводов и заземления.
Молниеприёмник представляет собою вертикальный металлический стержень, на который насажен шар диаметром около тридцати сантиметров с толщиной металла около одного миллиметра.
На наружной поверхности шара когда-то были наглухо прикреплены два с половиной десятка полых треугольных остроконечных шипов длиною до сорока сантиметров из такого же, как и шар, металла. Шипы вместе с выступающей из шара вертикальной осью выполняли роль заостренных стержней для притяжения ударявших в башню молний. От ударов молнии многие лучи полностью разрушены, а на некоторых, частично или полностью сохранившихся, видны оплавленные отверстия.
Шар, или, как его называли в старое время из-за шипов-лучей, шар-солнце, через отверстия в нижней и верхней своих частях крепился муфтами к вертикальному металлическому стержню, который служил одновременно и осью для двухметрового флага-флюгера, расположенного под шаром.
По данным спектральных анализов вертикальный стержень и муфты крепления к нему шара-солнца содержат совершенно одинаковое количество примесей – кремнезема, хрома, марганца и никеля. В составе железных флага-флюгера и шара с шипами содержание этих же элементов также одинаково. Отсюда можно заключить, что флюгер и шар-солнце изготавливались и монтировались на вертикальной оси одновременно.
Об этом же говорит и то, что при установке оси, выступающей над шпицем башни более чем на полтора метра, заранее предусматривалось место для флага-флюгера (высота семьдесят два сантиметра) и для шара-солнца (диаметр около тридцати сантиметров).
Металлическая ось, на которой вращается флаг-флюгер и крепится шар-солнце, своей нижней и средней частями накрепко входит в прямоугольные отверстия в двух поперечных горизонтальных металлических балках. Эти балки своими концами уходят вовнутрь кирпичной кладки шпица и скрепляют её. Внутри этой кладки проходят вертикальные металлические стержни, составляющие каркас шпица.
Не будь каркаса, шпиц был бы разрушен, так как вибрация поперечных балок при вращении флюгера расшатала бы стенки, толщина которых всего лишь длина башенного кирпича, то есть примерно около трети метра.
Каркас шпица соединён с продольными металлическими прутьями-полосами, вмонтированными внутри кирпичной кладки ярусов и четверика и уходящими в землю под башню. Многочисленные железные выступы, расположенные через равные промежутки с внутренней стороны стен башни, подтверждают наличие этих металлических полос.
В 1978 году Невьянскую башню исследовал кандидат технических наук В. М. Слукин. С помощью современных геофизических методов и совершенных приборов он выявил аномалии, позволяющие предположить, что внутри западной стены четверика башни проходят вертикальные металлические стержни.