Исследования атмосферного электричества. Работы Ломоносова М.В.и Рихмана Г В

2.1) Атмосфе́рное электри́чество — совокупность электрических явлений в атмосфере, а также раздел физики атмосферы, изучающий эти явления. При исследовании атмосферного электричества изучают электрическое поле в атмосфере, её ионизацию и электрическая проводимость, электрические токи в ней, объёмные заряды, заряды облаков и осадков, грозовые разряды и многое другое. Все проявления атмосферного электричества тесно связаны между собой и на их развитие сильно влияют локальные метеорологические факторы. К области атмосферного электричества обычно относят процессы, происходящие в тропосфере и стратосфере.

Начало изучению атмосферного электричества было положено в XVIII веке американским учёным Бенджамином Франклином, экспериментально установившим электрическую природу молнии, и русским учёным Михаилом Ломоносовым — автором первой гипотезы, объясняющей электризацию грозовых облаков. В XX веке были открыты проводящие слои атмосферы, лежащие на высоте более 60—100 км (ионосфера, магнитосфера Земли), установлена электрическая природа полярных сияний и обнаружен ряд других явлений. Развитие космонавтики позволило начать изучение электрических явлений в более высоких слоях атмосферы прямыми методами.

Две основные современные теории атмосферного электричества были созданы английским учёным Ч. Вильсоном и советским учёным Я. И. Френкелем. Согласно теории Вильсона, Земля и ионосфера играют роль обкладок конденсатора, заряжаемого грозовыми облаками. Возникающая между обкладками разность потенциалов приводит к появлению электрического поля атмосферы. По теории Френкеля, электрическое поле атмосферы объясняется всецело электрическими явлениями, происходящими в тропосфере, — поляризацией облаков и их взаимодействием с Землёй, а ионосфера не играет существенной роли в протекании атмосферных электрических процессов.

Исследования атмосферного электричества позволяют выяснить природу процессов, ведущих к колоссальной электризации грозовых облаков, в целях прогноза и управления ими; выяснить роль электрических сил в образовании облаков и осадков; они дадут возможность снижения электризации самолётов и увеличения безопасности полётов, а также раскрытия тайны образования шаровой молнии.

2.2) Работы Ломоносова, Рихмана и Эпинуса появились в самом начале развития учения об электричестве, связанного позднее во Франции с исследованиями Кулона, установившего закш электростатических взаимодействий, а в Италии — с изысканиями Гальвани и Вольта, установившими законы гальванизма.

Небезинтересно отметить, что на открытие явлений гальванизма Гальвани натолкнули отчасти опыты Ломоносова и Рихмана. Задача, которую себе поставил первоначально Гальвани, состояла в изучении действий атмосферных разрядов на возбуждение препарата лягушечьей ноги; зная об опасности опытов Ломоносова — Рихмана, Гальвани выбрал как более безопасную и надежную ту постановку опытов, которая его и привела к установлению основного факта гальванизма.

В России академик Петров первый начал изучение действий электрического тока и уже в 1803 г. напечатал Известие о гальвани-вольтовских опытах посредством огромной батареи, состоявшей из 4200 медных и цинковых кружков. Опыты электролиза, описанные Петровым, имеют существенное значение для электрохимии, но наиболее важным фактом является открытие им явлений электрической вольтовой дуги, сделанное до работ Дэви в этом направлении. Небезинтересно отметить, что теория дуги уже в наше время появилась впервые в трудах академика Миткевича.

В 1833 г. академик X. Ленд открьцвает закон, определяющий направление индуцированных токов, носящий его имя и вошедший во вое, даже элементарные, учебники, а в 1844 г. появляются его капитальные исследования теплового действия тока (закон Джоуля — Ленца). Ленд опубликовывает несколько позднее обстоятельное исследование по электропроводности растворов, вводя понятие об эквивалентной электропроводности и распространяя свои изыскания на неводные и весьма разведенные растворы. Аррениус, работы которого установили основы современного учения об электропроводности, в своем известном мемуаре отмечает, что единственные опубликованные исследования над разведенными растворами принадлежат Ленцу.