М. В. Ломоносов, ученый и патриот

   Эта страница деятельности М. В. Ломоносова — яркий пример органичного сочетания  всего разнообразия его способностей: как увлечённого учёного-теоретика, в совершенстве владеющего экспериментом, практика, очень удачно реализующего найденное в ходе расчётов и опытов, умелого организатора производства, вдохновенного художника-дилетанта, наделённого природным вкусом, умеющего с толком применить свои познания и в этой области. Но и сим не исчерпывается многосторонняя творческая натура — М. В. Ломоносов написал  беспрецедентное поэтическое произведение, единственное в своём роде; имеется  ввиду объём версификации, посвящённой  одному предмету, в данном случае, веществу и материалу — стеклу — почти 3 тысячи слов (около 15 тысяч знаков) составило его «Письмо о пользе Стекла к высокопревосходительному господину генералу-поручику действительному Ея Императорскаго Величества камергеру, Московскаго университета куратору, и орденов Белаго Орла, Святаго Александра и Святыя Анны кавалеру Ивану Ивановичу Шувалову, писанное в 1752 году»… 

   «Неправо о вещах те думают, Шувалов,

   Которые Стекло чтут ниже Минералов,

   Приманчивым лучем блистающих в глаза:

   Не  меньше польза в нем, не меньше в нем  краса. 

   ... 

   Далече  до конца Стеклу достойных  хвал,

   На  кои целый год  едва бы мне достал.

   Затем уже слова похвальны  оставляю

   И что о нем писал, то делом начинаю.» 
 
 
 

   2.3. Астрономия, опто-механика и приборостроение. 

   Работы  настоящего раздела находятся в  очевидной связи с Ломоносовской наукой о стекле, но соприкасаются одновременно с другими дисциплинами: физикой, принципиально иным приборостроением и оптикой.

   26 мая 1761 года, наблюдая  прохождение Венеры  по солнечному  диску, М. В.  Ломоносов обнаружил  наличие у неё  атмосферы.

   Это космическое явление было заранее  вычислено и с нетерпением  ожидаемо было астрономами мира. Исследование его требовалось для определения параллакса, позволявшего уточнить расстояние от Земли до Солнца (по методу, разработанному английским астрономом Э. Галлеем), что требовало организации наблюдений из разных географических точек на поверхности земного шара — совместных усилий учёных многих стран.

   Они производились в 40 пунктах при  участии 112 человек. На территории России организатором их был М. В. Ломоносов, обратившийся 27 марта в Сенат с донесением, обосновывавшим необходимость снаряжения с этой целью астрономических экспедиций в Сибирь, ходатайствовал о выделении денежных средств на это дорогостоящее мероприятие, он составил руководства для наблюдателей и т. д. Результатом его усилий стало направление экспедиции Н. И. Попова в Иркутск и С. Я Румовского — в Селенгинск. Немалых усилий также стоила ему организация наблюдений в Санкт-Петербурге, в Академической обсерватории, при участии А. Д. Красильникова и Н. Г. Курганова. В их задачу входило наблюдение контактов Венеры и Солнца — зрительного касания краёв их дисков. М. В. Ломоносов, более всего интересовавшийся физической стороной явления, ведя самостоятельные наблюдения в своей домашней обсерватории, обнаружил световой ободок вокруг Венеры.

   Эффект  увидели многие наблюдатели: Шапп Д’Отерош, С. Я. Румовский, Л. В. Варгентин, Т. О. Бергман, но только М. В. Ломоносов правильно  понял его и объяснил рефракцией солнечных лучей, происходящей в  наличествующей у Венеры атмосфере. В астрономии этот феномен рассеяния  света, отражение световых лучей  при скользящем падении (у М. В. Ломоносова — «пупырь»), получил его имя  — «явление Ломоносова»³³³⁴. «При выступлении Венеры из Солнца, когда передний ее край стал приближаться к солнечному краю и был (как просто глазом видеть можно) около десятой доли Венерина диаметра, тогда появился на краю Солнца пупырь, который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила. Вскоре оный пупырь потерялся, и Венера оказалась вдруг без края». 

   Интересен и другой эффект, наблюдавшийся астрономами  с приближением диска Венеры к  внешнему краю диска Солнца или при  удалении от него. Данное явление, открытое М. В. Ломоносовым, не было удовлетворительно  истолковано, и его, по всей видимости, следует расценивать как зеркальное отражение Солнца атмосферой планеты  — особенно велико оно при незначительных углах скольжения, при нахождении Венеры вблизи Солнца. Учёный описывает его следующим образом:

         «Ожидая вступления Венерина на Солнце около сорока минут после предписанного в эфемеридах времени, увидел наконец, что солнечный край чаемого вступления стал неявственен и несколько будто стушеван, а прежде был весьма чист и везде ровен. Полное выхождение, или последнее прикосновение Венеры заднего края к Солнцу при самом выходе, было также с некоторым отрывом и с неясностью солнечного края». 

   Труд  М. В. Ломоносова «Явление Венеры на Солнце, наблюденное в Санкт-Петербургской Императорской Академии Наук Майя 26 дня 1761 года» (Санкт-Петербург: Типография Акададемии наук, 1761) был напечатан на русском и немецком языках (нем. Erscheinung der Venus vor der Sonne beobachtet bey der Keyserlichen Akademie der Wissenschaften: Aus dem Russischen übersetzt. St. Petersbourg, 1761) и, следовательно, были известны в Западной Европе, поскольку публикации Академии рассылались в её крупнейшие научные центры, однако открытие атмосферы на Венере приписывалось И. И. Шретеру и Ф. В. Гершелю. Председатель Американского химического общества профессор Колумбийского университета А. Смит в 1912 году писал: «Открытие, сделанное при этом Ломоносовым о наличии атмосферы на этой планете, обычно приписывают Шретеру и Гершелю»³⁵, Любопытно, что сам М. В. Ломоносов этому открытию не придавал большого значения, во всяком случае, оно даже не упомянуто в составленном им списке работ, которые он относил к наиболее важным в своём научном творчестве.

   Академик  С. И. Вавилов, изучавший труды Ломоносова многие годы, сделал вывод, что «…по объёму и оригинальности своей оптико-строительной деятельности Ломоносов был …  одним из самых передовых оптиков  своего времени и, безусловно, первым русским творческим опто-механиком».³⁶ Ломоносовым было построено более десятка принципиально новых оптических приборов³⁷.

   Учёным  было сконструировано и построено  несколько принципиально новых  оптических приборов, им создана русская  школа научной и прикладной оптики. М. В. Ломоносов создал катоптрико-диоптрическую  зажигательную систему; прибор «для сгущения света», названную им «ночезрительной  трубой», предназначавшаяся для  рассмотрения на море удалённых предметов  в ночное время или, как говорится  в его статье тому посвящённой  «Физическая задача о ночезрительной трубе» (1758) — служившую возможности  «различать в ночное время скалы  и корабли» — 13 мая 1756 года он демонстрировал её на заседании Академического собрания (этот проект вызвал ряд возражений со стороны академиков С. Я. Румовского, А. Н. Гиршова и Н. И. Попова, а академик Ф. У. Т. Эпинус пытался доказать «невыполнимость  на практике» этого изобретения), М. В. Ломоносов до конца своих  дней продолжал заниматься созданием  приборов для ночных наблюдений, но ему не суждено было увидеть реализацию этой своей идеи — для снаряженной  по его же проекту полярной экспедиции капитана 1 ранга В. Я. Чичагова наряду с другими приборами было собрано 3 ночезрительных трубы; оптческой системы, «через которую узнавать можно рефракцию светлых лучей, проходящих сквозь жидкие материи».

   М. В. Ломоносовым разработан и построен оптический батоскоп или новый «инструмент, которым бы много глубже видеть можно  дно в реках и в море, нежели как видим просто. Коль сие в  человеческой полезно, всяк удобно рассудить  может». Большой интерес представляет созданная учёным конструкция «горизонтоскопа» — большого перископа с механизмом для горизонтального обзора местности. М. В. Ломоносов — талантливый изобретатель и приборостроитель, в то же время стоит у истоков русской теоретической оптики.

   М. В. Ломоносов, хорошо знавший телескопы  И. Ньютона и Д. Грегори, предложил  свою конструкцию. Он пишет в конце  весны — начале лета 1762 года: «Я всегда лелеял желание, чтобы эти превосходные небесные орудия, коих изобретение  составляет славу Ньютона и Грегори, не по размерам только, как это обычно происходило, возрастали, но получили и иные, почерпнутые из сокровищ оптики усовершенствования».

   Суть  и отличие от двух предыдущих предложенного  им усовершенствования заключались  в том, что новая конструкция  имела лишь одно вогнутое зеркало, расположенное  под углом около 4° к оси  телескопа, и отражённые этим зеркалом лучи попадали в расположенный сбоку  окуляр, что позволяло увеличить  световой поток. Опытный образец  такого телескопа был изготовлен под руководством М. В. Ломоносова в  апреле 1762 года, а 13 мая учёный демонстрировал его на заседании Академического собрания. Изобретение это оставалось неопубликованным до 1827 года, поэтому, когда аналогичное усовершенствование телескопа предложил У. Гершель, такую систему стали называть его именем. 
 

   2.4. Теория электричества и метеорология. 

   В 1752—1753 годах, занимаясь изучением  атмосферного электричества, М. В. Ломоносов  ставит задачу написания труда, посвящёного  общей теории электричества. К работе над латинской рукописью учёный приступил только в апреле 1756 года, но уже в мае переключившись на «Слово о явлениях воздушных, от электрической  силы происходящих», — оставляет первую, не завершив.

   В незаконченную рукопись «Теории  электрическтва, изложенной математически» исследователем включены отдельные  разработанные им на тот момент к  настоящему вопросу относящиеся  положения: о тождественности атмосферного и искусственного электричества, о  предопределяющем электрические явления  движении частиц эфира и тому подобные. Рукопись начинается с плана, включающего  восемь глав, из коих М. В. Ломоносовым  закончена была только первая и частично — вторая. Рассматривая именования шести остальных разделов, можно  придти к выводу о том, что учёный имел в предположении попытку  рассмотрения всех известных к тому времени электрических явлений, снабжая их осмыслением, опирающимся  на понимание строения вещества в  свете корпускулярной теории: «1. Содержит предварительные данные; 2. Об эфире  и огне; 3. О строении чувствительных тел; 4. О получении производного электричества; 5. О получении производного электричества; 6. Объяснение искусственных  явлений; 7. Объяснение природных явлений; 8.. О будущих успехах учения об электричестве».

   В работах М. В. Ломоносова, посвящённых  исследованию электричества особенно ценным является направленность их от качественных наблюдений к установлению количественных закономерностей —  формированию основ теории электричества. Занимаясь независимо этими исследованиями, он с Г. В. Рихманом и Б. Франклин добились наиболее убедительных результатов.

   В ходе этих совместных с М. В. Ломоносовым  ислледований в 1745 году Г. В. Рихманом разработан первый электроизмерительный прибор экспериментального наблюдения — «электрический указатель», который, в отличие от уже использовавшегося  электроскопа, был снабжён деревянным квадрантом со градусно шкалой для  измерения «степени электричества» (Г. В. Рихман). «Громовая машина», созданная ими, имела принципиальные различия с приборами других учённых, в том числе и с «электрическим змеем» Б. Франклина, давала возможность стабильного наблюдения при любом изменением электричества, содержащегося в атмосфере при любой погоде.

   На  очередном торжественном собрании Петербургской Академии Наук академики  Г. В. Рихман и М. В. Ломоносов должны были сделать доклад об электричестве. 26 июля 1753 года во время опытов в  ходе наблюдения грозовых явлений Г. В. Рихман был убит ударом молнии. Трагические  обстоятельства были использованы противнмками учёных: советник академической Канцелярии И. Д. Шумахер убедил президента К. Г. Разумовского отменить собрание. Своими энергичными действиями М. В. Ломоносов  сумел убедить последнего изменить решение — подготовленный М. В. Ломоносовым  латинский текст речи обсуждался на нескольких заседаниях, после которых  учёный внёс в её некоторые изменения.

   26 ноября 1753 года им был сделан  большой доклад — «Слово о  явлениях воздушных, от электрической  силы происходящих» и, что немаловажно — на русском. М. В. Ломоносовым была представлена его строго научная теория атмосферного электричества, которая в полной мере соответствует современным взглядам, данных явлений касающихся. В обстоятельном «Изъяснениях, надлежащих к Слову об электрических явлениях» (неотъемлемой части «Слова», сопровождаемой описание наблюдений, опытов и пояснением чертежей и рисунков) учёный убедительно показывает, что результаты его самостоятельных исследований и, сделанные на их основе выводы, существенно отличаясь от найденного и показанного Б. Франклином, началом имеют предшествующие тому изыскания, относящиеся к значительно более раннему времени, — «сие слово было уже почти готово, когда я о Франклиновой догадке уведал» — отмечает он; в частности ода «Вечернее размышление о Божием величестве при случае великого северного сияния» (1743), напечатанная в 1747 году в «Риторике», со всей очевидностью указывает на выявленную им природу северного сияния. Далее, в своём письме академику А. Н. Гиршову ³⁸ который, в числе других, указывал на приоритет Б. Франклина, он пишет: