Я повторял этот эксперимент несколько раз во время этого порыва и в восьми последующих, всегда с тем же успехом; и, будучи того мнения (по причинам, которые я ранее привел в своем письме к г-ну Киннерсли, с тех пор напечатанном в Лондоне), что стеклянный шар электризует положительно, я пришел к выводу, что облака всегда электризованы отрицательно или всегда имеют в себе меньше своего естественного количества электрической жидкости.
Однако, несмотря на такое количество экспериментов, кажется, я сделал выводы слишком рано; ибо, наконец, 6 июня, во время порыва, который продолжался с пяти часов вечера до семи, я встретил одно облако, которое было наэлектризовано положительно, хотя несколько тех, что прошли над моим стержнем до этого, во время того же порыва, были в отрицательном состоянии. Это было обнаружено следующим образом:
У меня был другой сопутствующий эксперимент, который я часто повторял, чтобы доказать отрицательное состояние облаков, а именно: пока колокольчики звонили, я брал банку, заряженную от стеклянного шара, и прикладывал ее проволоку к установленному стержню, полагая, что если облака наэлектризованы положительно, то стержень, который получал от них электричество, должен быть таким же; и тогда дополнительное положительное электричество банки заставило бы колокольчики звонить быстрее. — Но если облака были в отрицательном состоянии, они должны были вытягивать электрическую жидкость из моего стержня и приводить его в то же отрицательное состояние, что и они сами, и тогда проволока положительно заряженной банки, снабжая стержень тем, что ему было нужно (что он иначе был вынужден вытягивать из земли с помощью маятникового латунного шарика, метавшегося между двумя колокольчиками), звон прекратился бы, пока бутылка не разрядилась.
Таким образом я полностью разрядил в стержень несколько банок, которые были заряжены от стеклянного шара, электрическая жидкость струилась от проволоки к стержню, пока проволока не переставала давать искру от пальца; и во время этой подачи к стержню из банки колокольчики переставали звонить; но продолжая прикладывать проволоку банки к стержню, я вытягивал естественное количество с внутренней поверхности тех же банок, или, как я это называю, заряжал их отрицательно.
Наконец, пока я заряжал банку от своего стеклянного шара, чтобы повторить этот эксперимент, мои колокольчики сами по себе перестали звонить и, после некоторой паузы, начали звонить снова. — Но теперь, когда я приблизил проволоку заряженной банки к стержню, вместо обычного потока, который я ожидал от проволоки к стержню, искры не было; даже когда я привел проволоку и стержень в соприкосновение; однако колокольчики продолжали звонить энергично, что доказало мне, что стержень был тогда положительно наэлектризован, так же как и проволока банки, и в равной степени; и, следовательно, что конкретное облако, находившееся тогда над стержнем, было в том же положительном состоянии. Это было почти в конце порыва.
Но это был единичный эксперимент, который, однако, разрушает мой первый слишком общий вывод и сводит меня к следующему: что облака грозы чаще всего находятся в отрицательном состоянии электричества, но иногда в положительном состоянии.
Последнее, я полагаю, редкость; ибо хотя вскоре после последнего эксперимента я отправился в путешествие в Бостон и большую часть лета был в отъезде, что помешало мне проводить дальнейшие испытания и наблюдения; однако г-н Киннерсли, вернувшись с островов как раз тогда, когда я уезжал из дома, продолжал эксперименты в мое отсутствие и сообщает мне, что всегда находил облака в отрицательном состоянии.
Так что по большей части при ударах грома именно земля бьет в облака, а не облака бьют в землю.
Те, кто сведущ в электрических экспериментах, легко поймут, что эффекты и явления должны быть почти одинаковыми в любом случае; тот же взрыв и та же вспышка между одним облаком и другим, и между облаками и горами и т. д., то же разрывание деревьев, стен и т. д., которые электрическая жидкость встречает на своем пути, и тот же фатальный удар для тел животных; и что заостренные стержни, закрепленные на зданиях или мачтах кораблей и сообщающиеся с землей или морем, должны быть одинаково полезны для бесшумного восстановления равновесия между землей и облаками или для проведения вспышки или удара, если таковой случится, чтобы спасти дом или судно от повреждений: ибо острия обладают равной силой как выбрасывать, так и притягивать электрический огонь, и стержни будут проводить как вверх, так и вниз.
Но хотя свет, полученный из этих экспериментов, не вносит никаких изменений в практику, он вносит значительные изменения в теорию. И теперь нам так же нужна гипотеза, чтобы объяснить, каким образом облака становятся отрицательно, как раньше — чтобы показать, как они становились положительно наэлектризованными.
Я не могу удержаться от того, чтобы не рискнуть высказать несколько предположений по этому поводу: это то, что приходит мне на ум в настоящее время, и хотя будущие открытия могут доказать, что они не совсем верны, тем не менее они могут тем временем принести некоторую пользу, побуждая любознательных проводить больше экспериментов и вызывать более точные исследования.
Я полагаю тогда, что этот шар земли и воды, с его растениями, животными и зданиями, имеет рассеянное по всему своему веществу количество электрической жидкости, ровно столько, сколько он может содержать, что я называю естественным количеством.
Что это естественное количество не одинаково во всех видах обычной материи при одних и тех же размерах, ни в одном и том же виде обычной материи при всех обстоятельствах; но кубический фут, например, одного вида обычной материи может содержать больше электрической жидкости, чем кубический фут какого-то другого вида обычной материи; и фунт веса того же вида обычной материи может, будучи в более редком состоянии, содержать больше электрической жидкости, чем когда он в более плотном состоянии.
Ибо электрическая жидкость, притягиваясь любой порцией обычной материи, части этой жидкости (которые имеют между собой взаимное отталкивание) сближаются друг с другом под действием притяжения обычной материи, которая их поглощает, настолько, что их отталкивание равно конденсирующей силе притяжения в обычной материи; и тогда такая порция обычной материи не будет поглощать больше.
Тела разных видов, таким образом притянув и поглотив то, что я называю их естественным количеством, т. е. ровно столько электрической жидкости, сколько соответствует их обстоятельствам плотности, разреженности и силы притяжения, не проявляют тогда никаких признаков электричества друг по отношению к другу.
И если к одному из этих тел добавить больше электрической жидкости, она не входит внутрь, а распространяется по поверхности, образуя атмосферу; и тогда такое тело проявляет признаки электричества.
В прежней статье я сравнивал обычную материю с губкой, а электрическую жидкость — с водой: я прошу позволения еще раз воспользоваться тем же сравнением, чтобы дальше проиллюстрировать мое значение в этом отношении.
Когда губка несколько сжата при сдавливании пальцами, она не будет принимать и удерживать столько воды, сколько в своем более свободном и открытом состоянии.
Если ее сжать и уплотнить еще сильнее, часть воды выйдет из ее внутренних частей и потечет по поверхности.
Если давление пальцев полностью убрать, губка не только вернет то, что было недавно вытеснено, но и притянет дополнительное количество.
Поскольку губка в своем более редком состоянии будет естественно притягивать и поглощать больше воды, а в своем более плотном состоянии будет естественно притягивать и поглощать меньше воды; мы можем назвать количество, которое она притягивает и поглощает в любом состоянии, ее естественным количеством, учитывая состояние.
Теперь то, чем является губка для воды, тем же является вода для электрической жидкости.
Когда порция воды находится в своем обычном плотном состоянии, она не может удерживать больше электрической жидкости, чем имеет: если что-то добавлено, оно распространяется по поверхности.
Когда та же порция воды разрежена в пар и образует облако, она тогда способна принимать и поглощать гораздо большее количество; есть место для каждой частицы, чтобы иметь электрическую атмосферу.
Таким образом, вода в своем разреженном состоянии, или в виде облака, будет в отрицательном состоянии электричества; она будет иметь меньше своего естественного количества; то есть меньше, чем она естественно способна притягивать и поглощать в этом состоянии.
Такое облако, приближаясь к земле настолько, что оказывается в пределах расстояния пробоя, получит от земли вспышку электрической жидкости; которая, чтобы снабдить большую часть облака, должна иногда содержать очень большое количество этой жидкости.
Или такое облако, проходя над лесами высоких деревьев, может от острий и острых краев их влажных верхних листьев бесшумно получить некоторое снабжение.
Облако, будучи каким-либо образом снабженным от земли, может ударить в другие облака, которые не были снабжены или не так сильно снабжены; и те — в другие, пока не установится равновесие среди всех облаков, которые находятся в пределах расстояния пробоя друг от друга.
Облако, таким образом снабженное, расставшись с большей частью того, что оно получило сначала, может потребовать и получить свежее снабжение от земли или от какого-то другого облака, которое ветром приведено в такое положение, чтобы получать его более охотно от земли.
Отсюда повторяющиеся и непрерывные удары и вспышки, пока все облака не получат почти свое естественное количество как облака, или пока они не опустятся в виде ливней и не соединятся снова с этим терра-водным шаром, их первоисточником.
Таким образом, грозовые облака обычно находятся в отрицательном состоянии электричества по сравнению с землей, что согласуется с большинством наших экспериментов; однако, поскольку в одном эксперименте мы обнаружили облако, наэлектризованное положительно, я предполагаю, что в этом случае такое облако, после того как получило то, что было в его редком состоянии лишь его естественным количеством, стало сжатым гонимыми ветрами или какими-то другими средствами, так что часть того, что оно поглотило, была вытеснена и образовала электрическую атмосферу вокруг него в его более плотном состоянии. Отсюда оно было способно передать положительное электричество моему стержню.
Чтобы показать, что тело в разных обстоятельствах расширения и сжатия способно принимать и удерживать больше или меньше электрической жидкости на своей поверхности, я хотел бы рассказать следующий эксперимент: я поместил чистый винный бокал на пол, а на него — маленький серебряный сосуд. В сосуд я положил около трех ярдов латунной цепи; к одному концу которой я привязал шелковую нить, которая шла прямо к потолку, где проходила через блок и возвращалась к моей руке, чтобы я мог по желанию вытягивать цепь из сосуда, вытягивая ее до расстояния в фут от потолка, и позволять ей постепенно опускаться обратно в сосуд. — С потолка, на другой нити из тонкого сырого шелка, я подвесил маленький легкий локон хлопка так, чтобы, когда он висел перпендикулярно, он соприкасался с боком сосуда. — Затем, приблизив проволоку заряженной банки к сосуду, я дал ему искру, которая потекла вокруг в электрической атмосфере; и локон хлопка оттолкнулся от бока сосуда на расстояние около девяти или десяти дюймов. Сосуд тогда не принял бы другую искру от проволоки банки; но по мере того, как я постепенно вытягивал цепь, атмосфера сосуда уменьшалась, перетекая по поднимающейся цепи, и локон хлопка соответственно приближался все ближе и ближе к сосуду; и тогда, если я снова приближал проволоку банки к сосуду, он принимал другую искру, и хлопок снова отлетал на свое первое расстояние; и таким образом, по мере того как цепь вытягивалась выше, сосуд принимал больше искр; потому что сосуд и вытянутая цепь были способны поддерживать большую атмосферу, чем сосуд с цепью, собранной в его брюхе. — И то, что атмосфера вокруг сосуда уменьшалась при поднятии цепи и увеличивалась снова при ее опускании, не только согласуется с разумом, поскольку атмосфера цепи должна была вытягиваться из атмосферы сосуда, когда она поднималась, и возвращаться к ней снова, когда она опускалась; но было также очевидно для глаза, локон хлопка всегда приближался к сосуду, когда цепь вытягивалась, и отступал, когда ее опускали снова.
Таким образом мы видим, что увеличение поверхности делает тело способным принимать большую электрическую атмосферу: но этот эксперимент, признаю, не полностью доказывает мою новую гипотезу; ибо латунь и серебро все еще остаются в своем твердом состоянии и не разрежаются в пар, как вода в облаках. Возможно, некоторые будущие эксперименты с испаренной водой прольют на это дело более ясный свет.
Одно, казалось бы, существенное возражение возникает к новой гипотезе, и оно заключается в следующем: если вода в своем разреженном состоянии, как облако, требует и будет поглощать больше электрической жидкости, чем когда она в своем плотном состоянии как вода, почему она не приобретает от земли все, что ей нужно, в момент покидания поверхности, пока она еще близка и только что поднимается в виде пара? На эту трудность, признаю, я не могу в настоящее время дать решение, удовлетворительное для себя: я подумал, однако, что должен изложить ее во всей силе, как я и сделал, и представить все на рассмотрение.
И я просил бы позволения рекомендовать любознательным в этой области натурфилософии повторять с осторожностью и точным наблюдением эксперименты, о которых я сообщил в этой и прежних статьях, касающихся положительного и отрицательного электричества, с другими относительными, которые придут им на ум, чтобы можно было достоверно узнать, является ли электричество, передаваемое стеклянным шаром, действительно положительным. И также я просил бы всех, кто может иметь возможность наблюдать недавние эффекты молнии на зданиях, деревьях и т. д., чтобы они рассматривали их особенно с целью обнаружить направление. Но в этих исследованиях всегда следует понимать одну вещь, а именно: что поток электрической жидкости, проходящий через дерево, кирпич, металл и т. д., пока такая жидкость проходит в малом количестве, взаимно отталкивающая сила ее частей ограничена и преодолена сцеплением частей тела, через которое она проходит, чтобы предотвратить взрыв; но когда жидкость поступает в количестве, слишком большом, чтобы быть ограниченным таким сцеплением, она взрывается и разрывает или плавит тело, которое пыталось ее ограничить. Если это дерево, кирпич, камень или тому подобное, осколки будут разлетаться с той стороны, где меньше сопротивления. И таким образом, когда отверстие пробивается в картоне наэлектризованной банкой, если поверхности картона не ограничены или не сжаты, вокруг отверстия с обеих сторон картона будет поднят заусенец; но если одна сторона ограничена, так что заусенец не может быть поднят с этой стороны, он будет весь поднят с другой, в какую бы сторону ни была направлена жидкость. Ибо заусенец вокруг внешней стороны отверстия является эффектом взрыва во все стороны от центра потока, а не эффектом направления.
В каждом ударе молнии, я придерживаюсь мнения, что поток электрической жидкости, движущийся для восстановления равновесия между облаком и землей, всегда предварительно находит свой путь и намечает, так сказать, свой собственный курс, принимая на своем пути все проводники, которые может найти, такие как металлы, сырые стены, влажное дерево и т. д., и будет значительно отклоняться от прямого курса ради помощи хороших проводников; и что в этом курсе он фактически движется, хотя и бесшумно и незаметно, до взрыва, в и среди проводников; который взрыв происходит только тогда, когда проводники не могут разрядить его так быстро, как получают, по причине их неполноты, разъединенности, слишком малого размера или не лучших материалов для проведения. Металлические стержни, следовательно, достаточной толщины, простирающиеся от самой высокой части здания до земли, будучи из лучших материалов и полными проводниками, будут, я думаю, защищать здание от повреждений, либо восстанавливая равновесие так быстро, чтобы предотвратить удар, либо проводя его в веществе стержня настолько, насколько стержень идет, так что не будет никакого взрыва, кроме того, что выше его острия, между ним и облаками.
Если спросят, какая толщина металлического стержня может считаться достаточной? В ответ я хотел бы заметить, что пять больших стеклянных банок, таких, как я описал в своих прежних статьях, разряжают очень большое количество электричества, которое, тем не менее, будет полностью проведено вокруг угла книги по тонкой золотой нити на обложке, следуя за золотом самым длинным путем, вместо того чтобы выбрать более короткий курс через обложку, так как она не является таким хорошим проводником. Теперь в этой линии золота металл настолько чрезвычайно тонок, что является немногим более чем цветом золота, и на книге формата октаво составляет в целом не квадратный дюйм, и поэтому не тридцать шестая часть грана, согласно г-ну Реомюру; тем не менее этого достаточно, чтобы провести заряд пяти больших банок, и сколько еще — я не знаю. Теперь я полагаю, что проволока диаметром в четверть дюйма содержит около пяти тысяч раз больше металла, чем есть в той золотой линии, и если так, она проведет заряд двадцати пяти тысяч таких стеклянных банок, что является количеством, я воображаю, далеко выходящим за то, что когда-либо содержалось в одном ударе естественной молнии. Но стержень диаметром в полдюйма провел бы в четыре раза больше, чем стержень в четверть.
И что касается проведения, хотя определенная толщина металла требуется, чтобы провести большое количество электричества и в то же время сохранить свое собственное вещество твердым и неразделенным; и меньшее количество, как очень тонкая проволока, например, будет уничтожено взрывом; тем не менее такая тонкая проволока выполнила бы задачу проведения этого удара, хотя и стала бы неспособной провести другой. И учитывая чрезвычайную быстроту, с которой электрическая жидкость движется без взрыва, когда она имеет свободный проход или полное металлическое сообщение, я должен думать, что огромное количество было бы проведено за короткое время, либо к облаку, либо от него, чтобы восстановить его равновесие с землей, с помощью очень тонкой проволоки; и поэтому толстые стержни, казалось бы, не так необходимы. — Однако, поскольку количество молнии, разряженной в одном ударе, не может быть хорошо измерено и в разных ударах, безусловно, очень различно, в некоторых гораздо больше, чем в других; и поскольку железо (лучший металл для этой цели, будучи наименее склонным к плавлению) дешево, может быть вполне хорошо предусмотреть больший канал, чтобы направлять этот неистовый порыв, чем мы воображаем необходимым: ибо, хотя одной средней проволоки может быть достаточно, две или три не могут повредить. И время, с тщательными наблюдениями, хорошо сопоставленными, в конце концов укажет правильный размер с большей уверенностью.