И. Стекольников - Молния и гром

И. С. Стекольников

Молния и гром

Введение

Летний полдень. Парит. Вдруг небо начинает быстро темнеть. Веет прохладой. Налетевший порыв ветра поднимает пыль и несёт её вдоль улицы. Проходит несколько минут, и первые крупные капли дождя падают на землю, оставляя на пыли большие тёмные пятна. Скоро дождь усиливается, — вот он уже полил сильными струями, создавая сплошную завесу из воды. Вдруг в свинцовом небе сверкнула извилистая огненная лента… Молния! Она ударила где-то близко, и через одну-две секунды раздался такой звук, как будто поблизости загрохотали орудийные выстрелы. Ещё несколько молний, сильных раскатов грома — и дождь утих, небо прояснилось. Гроза пронеслась мимо.

Мощные раскаты грома и ослепительные вспышки молнии внушали раньше людям страх. Наблюдая разрушения, иногда причинявшиеся молнией, человек, полный предрассудков и суеверий, считал, что молнию вызывают боги или могущественные силы, что молния «в наказание» убивает и калечит людей и сжигает их кров. В древнегреческих легендах говорится, что главный греческий бог — громовержец Зевс — в своём гневе мечет огненные стрелы — молнии. В русских поверьях считалось, что грозой управляет «Илья-пророк», разъезжающий в своей колеснице по небу.

Однако, несмотря на страх перед молнией, уже в глубокой древности люди внимательно наблюдали и изучали это грозное и прекрасное явление природы. Уже несколько десятков лет учёные исследуют его. Благодаря их самоотверженному и упорному труду, одно из интереснейших явлений природы — молния и сопровождающий её гром — в настоящее время получило полное научное объяснение. Выяснилось, что ничего таинственного в этом явлении нет и что «божественные силы» здесь не при чём. Учёные могут искусственно создавать молнию, правда в небольших размерах, в своих лабораториях. Совсем крошечные молнии может получить, как это рассказано дальше, каждый читатель этой книжки.

Люди стремились изучить молнию не просто из любопытства. Они хотели научиться бороться с нею, хотели её победить. Непобеждённая молния очень опасна. Она может смертельно поразить человека, разрушить здание, вызвать взрывы и пожары, причиняющие миллионные убытки, создать тяжёлые аварии электростанций, которые прекратят отпуск энергии. Всё это нарушает нормальную жизнь и работу людей.

Чтобы бороться с молнией, люди стремились изучить её. Без знаний победить молнию было невозможно. «Всё даётся знанием, победа — тоже», — говорил Максим Горький.

В этой небольшой книжке мы расскажем о том, как возникают молния и гром, какой вред может причинить молния и как защититься от её разрушительного действия. Начнём мы с основных сведений об электричестве, без которых всё дальнейшее не будет читателю понятно.

I. Некоторые сведения об электричестве

1. Молния и электрическая искра

Две с половиной тысячи лет тому назад греческий учёный Фалес из города Милета заметил, что если янтарь (жёлтую смолу, употреблявшуюся для украшения) натереть мехом, то он может притягивать лёгкие предметы — например, волокна или соломинки. По-гречески янтарь назывался электроном. От этого слова и получило своё название электричество.

Потом было обнаружено, что такие же свойства, как янтарь, приобретают и некоторые другие предметы, например, стекло, эбонит (вещество, из которого делают гребёнки, граммофонные пластинки и т. д.), если их натереть шерстью, шёлком или мехом. Тогда говорят, что эти предметы наэлектризованы.

Эбонитовую гребёнку можно наэлектризовать, расчёсывая ею волосы. Тот, кто видел, как в темноте расчёсывают чисто промытые и сухие волосы гребёнкой, замечал голубоватые искорки и слышал их треск.

Одна из первых машин, которую человек построил для получения электричества (это было в конце 17 века), состояла из стеклянного шара, вращающегося на железной оси. Когда натирали сукном вращающийся шар и затем дотрагивались до него рукою, то между шаром и рукой в темноте был виден свет и слышался треск. При быстром вращении шара наблюдались слабенькие искорки. Кажется сначала удивительным, что эти маленькие слабенькие искры и их лёгкий треск имеют такое же происхождение, что и громадная ослепительная молния и сопровождающий её гром. Но это именно так. Уже 200 лет тому назад учёные окончательно установили, что молния — это электрическая искра.

Впервые это доказал в 1752 году знаменитый американский учёный и общественный деятель Вениамин Франклин.

Летом 1752 года в американском городе Филадельфия можно было наблюдать странную картину. Забравшиеся под навес два взрослых человека (старшему на вид было лет 45, другой был совсем юноша) запускали шёлковый змей. Это были Франклин и его сын. К концу шнурка змея, прикреплённого шёлковой лентой к столбу, отец с сыном привязали массивный железный ключ от садовой калитки (рис. 1). Только сына посвятил отец в тайну своих опытов, опасаясь, в случае их неудачи, язвительных насмешек. Он тревожно стоял у змея, ожидая результатов опыта, как приговора своим многолетним исследованиям.

Рис. 1. Франклин с сыном запускают змея. (Со старинной картины.)

Вот надвинулась туча и прошла мимо. Никаких результатов, никаких следов электричества… И вдруг волокна шнурка натянулись, как это бывало при опытах с электричеством, проводившихся учёным в лаборатории. Франклин быстро поднёс палец к ключу и… сотрясение, которое он получил от проскочившей при этом сильной электрической искры, показалось ему приятнейшим из ощущений.

Ведь он добился того, чего так страстно и упорно желал! Его открытие возбудило весь учёный мир того времени. Бледная искра, издавшая негромкий треск, прозвучала громом на весь мир, доказав, что молния — это электрический разряд. Франклин как бы низвёл молнию на землю, отняв её у таинственных «неземных сил».

В том же 1752 году великий русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов, откликаясь на открытие Франклина, так описывал сходство между искрой, получаемой от натёртого сукном стеклянного шара, и грозовыми разрядами — молниями:

«Вертясь Стеклянный шар даёт удары с блеском,С громовым сходственным сверканием и треском.Дивился сходству ум, но, видя малость сил,До лета прошлого сомнителен в том был.Внезапно чудный слух по всем странам течёт,Что от громовых стрел опасности уж нет!Что та же сила туч гремящих мрак наводит,Котора от Стекла движением исходит,Что зная правила, изысканны Стеклом,Мы можем отвратить от храмин наших гром…»

2. Два рода электричества

Производя различные опыты над электричеством, люди выяснили основные его свойства. Прежде всего они открыли, что существует два рода электричества. Одно получается при натирании мехом стекла, драгоценных камней и некоторых других материалов — этот род электричества назвали стеклянным. Другой род электричества получается натиранием янтаря, смолы и ряда других веществ — это электричество назвали смоляным. Теперь для стеклянного и смоляного электричества приняты в науке другие названия. Электричество первого рода (стеклянное) называется положительным, а второго рода (смоляное) — отрицательным. В науке принято положительное электричество обозначать знаком «+», а отрицательное знаком «–». Такие обозначения и будут употребляться на рисунках этой книжки.

Электричество одного какого-нибудь рода отталкивает от себя электричество того же рода и притягивает электричество другого рода. Это — важное свойство электричества. Вот какими простыми опытами можно его проверить.

На вбитый в стену гвоздь наденем чистую сухую стеклянную трубочку, а к концу её подвесим на шёлковой нитке кусочек пробки (рис. 2, слева). Натрём стеклянную палочку мехом или плотной бумагой. Тогда на стекле появится положительное (стеклянное) электричество. Дотронемся затем этой палочкой до пробки. При этом часть электричества перейдёт с палочки на пробку. Теперь на пробке и на конце стеклянной палочки будет находиться электричество одного и того же рода (положительное), и пробка отскочит от палочки.

Рис. 2. Опыты с электричеством. Слева: зарядившись от натёртой палочки, пробка отталкивается от неё. Справа наверху: заряженные натёртой стеклянной палочкой две пробки оттолкнутся друг от друга. Справа внизу: если одну пробку зарядить от стеклянной, а другую — от смоляной палочки, то они притянутся друг к другу.

Подвесим теперь на стеклянную трубку две шелковинки с пробками. Если к обеим пробкам прикоснуться натёртой стеклянной палочкой, то они получат одинаковое, положительное электричество (или, как говорят, «зарядятся» положительным электричеством) и оттолкнутся друг от друга (рис. 2, справа наверху). То же самое произойдёт, если зарядить обе пробки отрицательным электричеством от натёртой смоляной палочки. Таким образом, два одинакового рода электричества отталкиваются друг от друга.