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.
Героическая смерть Рихмана
Об электрической природе молнии некоторые ученые догадывались еще до Ломоносова. В 1698 году некто Уолл, раздобыв большой кусок янтаря, стал натирать его и получил искру в дюйм длиной.
При этом «раздался такой звук, точно в печке лопнул кусок угля».
То было подобие молнии и грома, воспроизведенных в маленьком, комнатном масштабе. Сходство имелось несомненное, но сходство — не доказательство. Чтобы убедиться в действительном родстве между электрической искрой и молнией надлежало «поймать» настоящую молнию и установить ее электрическую природу.
Это осуществили летом 1752 года М. В. Ломоносов и Г. В. Рихман.
Рихман взял железный прут длиной в 180 сантиметров, продел его сквозь бутылку с отверстием в донышке и укрепил на крыше своего дома. Ученый привязал к пруту железную проволоку и, тщательно изолировав ее от стен дома, провел в комнату. С конца проволоки свешивалась линейка с льняной или шелковой нитью, служившей для измерения величины электрических зарядов. Когда в проволоке появлялись электрические заряды, нить отходила от линейки и «гонялась за пальцем».
Свой прибор ученые назвали «громовой машиной». Она служила для многочисленных наблюдений силы и характера электрических разрядов в атмосфере. Такую же «громовую машину» установили и в доме Ломоносова (рис. 17).
Рис. 17. Электрическая стрела Ломоносова.
Оба ученых самоотверженно работали, не считаясь с опасностью для жизни.
26 июля 1753 года, во время заседания в Академии наук, Рихман заметил, что приближается гроза, и поспешил домой. Он хотел в этот день показать гравировальному мастеру Соколову электрические явления и действие «громовой машины», чтобы Соколов смог выгравировать рисунки для печати.
Рихман и Соколов прошли в комнату, где находился прибор. Рихман поглядел в окно и сказал, что гроза еще далеко и опасности нет никакой. Он стоял возле самого прибора и смотрел на электрометр.
В этот миг Соколов увидел, что от «громовой машины» отделился бледно-синеватый огненный клубок, величиною с кулак, и коснулся лба Рихмана. Академик, не издав ни единого звука, упал навзничь. «В самый тот момент последовал такой удар, будто бы из малой пушки выпалено было», — рассказывал потом Соколов. Сам он отделался лишь испугом, легкими ушибами да изорванным кафтаном.
Слуга Рихмана тотчас побежал к Ломоносову сообщить, что «господина профессора громом зашибло». Ломоносов поспешил на квартиру Рихмана, но вернуть жизнь другу не удалось…
Ломоносов писал о происшедшем: «Мы старались движение крови в нем возобновить, за тем, что он был еще тепл; однако голова его повреждена и больше нет надежды. И так он плачевным опытом уверил, что електрическую громовую силу отвратить можно, однако на шест с железом, который должен стоять на пустом месте, в которое бы гром бил сколько хочешь. Между тем, умер господин Рихман прекрасной смертью, исполняя по своей профессии должность. Память его никогда не умолкнет».
Движение мельчайших частичек
Трагическая гибель друга не остановила М. В. Ломоносова. Он продолжал опыты.
Ломоносов не был путником, блуждающим в лесу фактов, он не искал ощупью тропинку к научной истине, а шел напрямик к ней, как бы прорубая широкую просеку. Он всегда шел к цели своим путем, не преклоняясь перед иностранными авторитетами.
В апреле 1756 года Ломоносов начал писать большую работу: «Теория електричества, разработанная математическим способом», но успел закончить только две первые главы.