8 років тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Метеорологические явления… несомненно, обусловлены огромным числом химических процессов, только химия может рассеять мрак, окутывающей их причины, и проникнуть в их тайны.

Fourcroy «Systeme des connaissances chymiques».

1. Введение

Восемнадцатый век стал свидетелем двух событий, которые весьма обеспокоили всех тех, кто всерьез интересовался метеорологией.

Первое из них по времени произошло между 30 и 60-ми годами, которые были периодом невероятно быстрого роста знаний о статическом электричестве. Следующий период, занявший по­следние тридцать лет того же столетия и продолжавшийся в XIX в., обычно именуется как «химическая революция», хотя многие и чувствуют, что для такого преобразования это неподходящий термин. Оно хотя и оказалось чревато большими последствиями, но потребовалось много времени, чтобы это преобразование завершилось.

Но, как бы то ни было, не подлежит никакому сомнению, что химия за этот период развилась грандиозно.

Влияние новых знаний об электричестве на метеорологию было в действительности не очень велико; о нем будет кратко сказано в начале этой главы. «Химический» эпизод в истории гидрометеоров интереснее и сложнее. Он и составит важнейшую часть главы VI.

2. Электрические теории

Примечательно, что большинство догматических утверждений о влиянии «электрического огня» на погоду было высказано энтузиастами, заимствовавшими свои знания об электричестве из вторых рук. В XVIII в., за исключением, возможно, Беккариа, великие экспериментаторы в области электричества — такие люди, как Франклин, Уатсон и Нолле, — были более осторожны в своих метеорологических гипотезах. Как только была открыта электрическая природа молнии, изучение атмосферного электричества быстро пошло вперед, и сразу же было обнаружено, что дождевые капли почти всегда несут электрический заряд. Однако тема об атмосферном электричестве лежит вне рамок этой книги, и поэтому мы ограничимся только предполагаемым влиянием электричества на образование и выпадение осадков.

Бенджамин Франклин первый предложил теорию дождя, в которой электричество играло существенную роль. Она была изложена в письме, написанном Джону Митчелу, члену Королевского общества, и датированном 29 апреля 1749 г. Письмо было прочтено перед Обществом, но принято им было холодно и увидело свет только в 1751 г. В 1749 г., затри года до знаменитого опыта со змеем, Франклин придерживался мнения, что атмосферное электричество — то же, что и электричество в лаборатории. Он считал, что «электрический огонь» содействует «всеобщему огню» при расширении воздуха. Таким образом, разряд «электрического огня» способствует сближению друг с другом частиц облака так, что некоторые из них соприкасаются и сливаются. Может быть два механизма разряда сильно заряженных облаков, приходящих с моря. Облака могут войти в соприкосновение с горами (которые также и охлаждают их), а при отсутствии гор облако с моря может встретиться лишь с заряженным облаком, образовавшимся над сушей, и разрядиться вспышкой молнии.

По более поздним довольно беглым статьям Франклина по этому вопросу можно догадаться, что он не отстаивал эту теорию сколь-нибудь энергично.

Следующим, кто сообщил Томасу Берчу, бывшему тогда Секретарем Королевского общества, о своих соображениях по поводу электрической теории взвешенных паров и выпадения дождя, оказался ирландец Генри Иле ([115], стр. 124—154). Иле, по-видимому, сам проводил эксперименты. Он полагал, что пар и туман поднимаются, поскольку электрический огонь, добавленный в них, делает их легче воздуха. В случае если частицы пара или тумана «сблизятся внутри области их сил отталкивания» и коагулируют, суммарная поверхность уменьшится и таким образом их электрическая жидкость будет передана другим частицам; они поэтому станут тяжелее и начнут падать, сталкиваясь по пути с другими частицами. Нам трудно понять, почему электрическая жидкость вообще участвует в этом последнем процессе, разве что лишь для того, чтобы отделаться от электричества, которое было нужно, чтобы содействовать поднятию пара. Все поднимающиеся пары электризованы, утверждает он; он провел эксперименты для доказательства этого положения.

Берч письменно сообщил, что Королевское общество будет радо услышать об этих экспериментах, и в другом письме Илс описывает их ((115], стр. 151 —154). Он соорудил гигантский электроскоп, в котором две пушинки были подвешены на тонких шелковых нитях, закрепленных за середину горизонтальной нити длиной восемь футов. Когда пушинки были заряжены либо смоляным, либо стеклянным электричеством, их нельзя было разрядить дымом, паром из котелка, дыханием и всеми «парами и туманами», какие только он мог придумать. В его интерпретации это означало, что восходящие пары должны быть «либо непроводниками (electrics), либо наэлектризованными проводниками (nonelectrics)».

Конденсируя восходящие пары на поверхности сургуча и на стекле, которые сразу становились проводящими и разряжали пушинки, он установил, что они неэлектрики (т. е. проводники).

Хотя эта теория казалась очень остроумной, в одном из своих ранних творений молодой Эразм Дарвин произвел весьма меткий выстрел по ней ([79], стр. 240—254). Дарвин заметил, что к изолированному перышку можно даже несколько раз прикоснуться пальцем и оно при этом не потеряет свое электричество. Он также утверждал, что подъем пара, взвешенное состояние облаков и выпадение дождя могут быть объяснены без участия электрических сил.

Примерно в то же время изучал электричество в лаборатории и в атмосфере итальянский физик Джованни Батиста Беккариа. Он подметил, что струя воды, вытекающая из трубки, разби­вается на мелкие капли, когда трубка заряжена, а также что капли дождя при этом электризуются. Изучая эти явления, он построил электрическую теорию дождя.

«… дождь начинает формироваться с момента, когда некоторый неизменный и непрерывный поток электрического огня начинает течь между облаками и землей… Я покажу, что такой поток наилучшим образом подходит для создания многообразия систематических явлений природы» ([30], стр. 302).

Он предполагает далее, что земля является одним зажимом, а верхняя часть облаков — другим; движения потока электричества между ними могут рассеивать облачные частицы или кон­центрировать их, пока они не сольются и не выпадут. Он подкреплял это утверждение ссылкой на свои наблюдения с электроскопом до, во время и после дождя.

Ошибка Беккариа, разделенная затем большим числом гораздо менее способных людей, заключалась в том, что он хотел видеть аналогию между электрическими явлениями в атмосфере и явлениями, полученными искусственным образом в лаборатории. Было бы утомительным и неблагодарным занятием подробно рассматривать все эти идеи, поэтому я закончу ссылкой на широко известного химика Ричарда Кирвана. Дождь, говорил он,

«есть непосредственный результат объединения частиц, образующих облака, и это объединение есть следствие исчезновения атмосферного электричества, которое удерживало их ранее на расстоянии друг от друга…» ([190], стр. 220).

Он подкреплял эту идею вполне правдоподобными аргументами; например, южные ветры, по его словам, сильнее электризованы, чем почва в более северных странах, а следовательно, значительное количество содержащегося в ветре пара быстро утратит часть своего электричества и превратится в облака. Даже орографический дождь он объяснял электрической причиной ([190], стр.226—227).

Была всегда, вероятно, какая-то внутренняя необходимость связывать выпадение осадков с электричеством. Во всяком случае не далее как в 1929 г. двумя очень авторитетными метео­рологами была опубликована работа, предполагающая применение к проблеме результатов теории коллоидов [311]. Однако сейчас мы уже не считаем, что электрическое состояние облаков оказывает большое влияние на образование осадков.

3. Химическая метеорология

Химия была введена в метеорологию в конце 17-го столетия выдающимся французским химиком Никола Лемери. Все многообразие явлений природы — землетрясения, ураганы, молнии и гром — он хотел объяснить соединением серы и железа в глубине Земли ([213], стр. 101—110). Эта фантазия родилась из эксперимента с железными опилками и жидкой серой, при котором выделялось большое количество тепла и часто возникало пламя. По его словам, серные испарения от этой реакции вызывают ураганы; и он советовал людям, застигнутым ураганом, лечь ничком и уткнуться ртом в землю, «не только для того, чтобы не сдуло, но также чтобы не дышать этим горячим серным ветром, от которого можно задохнуться» ([213], стр. 105). Нелишне заметить, что Лемери был убежденным картезианцем.

По существу, химия начала влиять на теорию дождя после того, как Блеком, Кавендишем, Пристли, Шееле, Лавуазье и другими были открыты и идентифицированы различные виды «воздухов» (газов); в частности, позже было установлено, что обыкновенный воздух не простая или элементарная субстанция, а смесь (главным образом) двух газов, называемых теперь азотом и кислородом, и что вода состоит из водорода и кислорода. Все эти выводы приходятся на период между 60 и 90-ми годами XVIII в., особенно на 80-е годы.* Вода и воздух — «сырье» метеорологии, и вообще неудивительно, что химические открытия, связанные с ними, должны были оказать влияние на предмет метеорологии. А то, что это влияние оказалось таким обширным и проявилось столь решительно, было главным образом делом рук Жана Андре Делюка.

Делюк стал близким другом Джеймса Уатта, великого создателя паровой машины, и приобрел известность в кругу ученых мужей Бирмингема и ближних городов, известном как Лунное общество. Одним из членов его был Джозеф Пристли, который в 70-х годах идентифицировал по крайней мере девять основных газов и в 1781 г. отметил, что вода образуется, когда водород («горючий воздух») взрывается в смеси с кислородом («воздух, лишенный флогистона») или с обычным воздухом. По-видимому, Делюк невзлюбил Генри Кавендиша, доказавшего в 1781 г. постоянство состава воздуха; в 1783 г. Делюк убеждал Уатта, что Кавендиш заимствовал одну из идей последнего ([319], стр. 375— 376). Делюк, кажется, так никогда и не смог примириться с фак­том, что воздух является смесью двух газов, а в 1790 г. он даже пришел к заключению, что теория состава воды необоснованна ([92], стр. 375—376). Трудно избежать впечатления, что его личные взаимоотношения оказывали влияние на его научные идеи. Тем не менее было бы несправедливо пренебречь им, как чудаком или мистиком. Нельзя забывать, что ко времени опубликования в 1786 г. своих «Idees sur la meteorologie» [90] он вел эксперименты с метеорологическими приборами и с замечательным постоянством размышлял об атмосферных процессах уже в течение примерно сорока лет. Молодым человеком он начал с попытки объяснить закономерности погоды — изменчивой погоды Швейцарских Альп, — и даже после отъезда (в 1773 г. он уехал в Англию) свои излюбленные примеры он продолжал черпать в горах, наверное, потому, что считал существенным иметь какую-либо информацию о верхних слоях воздуха, как бы скудна она ни была.

Следует отметить, что в 1786 г. метеорологические теории были весьма неясными и неудовлетворительными. В действительности и не могло быть иначе, поскольку не было ни достаточной информации, ни необходимой фундаментальной физической теории. Реальным недостатком Делюка было полное отсутствие нужной ученому скромности; теория была необходи­ма— и такую теорию он стремился создать. То, что, возможно, было вначале его гипотезой, превратилось в навязчивую идею, и, как результат этого, все «неудобные» открытия других ученых попросту игнорировались или же подвергались энергичным нападкам.

Сами «Idees sur la meteorologie» являются громоздким документом, предельно многословным, с аргументами, повторяющимися более чем на тысяче страниц. Документ этот не улучшает обилие фраз, выделяемых курсивом на каждой странице. Большая часть его первого тома, на которой нам здесь нет смысла задерживаться, посвящена разногласиям с О. Б. Соссюром относительно качества предложенных ими обоими гигрометров. За этим следуют «Пары, рассмотренные как класс расширяющихся флюидов» — 459 страниц. Согласно Делюку, отличительной особенностью расширяющихся флюидов является то, что они образованы из вполне материальной субстанции и из флюидов выноса («deferent») ([90], § 113). Пары отличаются от «воздушных флюидов» тем, что в парах слабо взаимосвязаны две компоненты флюидов. Говоря о «парах», Делюк чрезвычайно подробно описывает два особо важных вида флюидов: «флюиды электричества» и «огня». Огонь не является элементом, хотя он и образован светом, который действует как флюид выноса, и из вполне материальной субстанции, которую он называет огненным веществом (matiere du feu). Эта последняя лишает свет его свойства создавать яркость, давая ему возможность производить тепло. То, что огонь (не свет) сам выступает как флюид выноса для всех газов (воздушных флюидов), выясняется много позднее ([90], §261).

Подобным же образом Делюк предполагал, что «электрические флюиды» состоят из весомого (материального) флюида и флюида выноса. Он посвятил около 300 страниц обстоятельнейшему обсуждению с этой точки зрения многих экспериментов со статическим электричеством. В конце первого тома он излагает свое кредо:

«Таким образом, я заключаю из всех этих рассуждений, что, стремясь объяснить великие явления, особенно в метеорологии, нельзя ограничивать число различных субстанций лишь теми, которые непосредственно нам известны. Особенно это относится к классу флюидов, способных расширяться, чрезвычайная важность которых в метеорологических явлениях нам только начинает приоткрываться. Атмосфера — это химическая лаборатория, столь же существенная для физических явлений, происходящих на нашей планете, как и недра Земли. Пока мы в своих умозаключениях перепрыгивали через барьеры наших чувств и приписывали сходным следствиям одинаковые причины, мы могли видеть лишь грубый внешний облик Природы, даже обычнейшие явления были темны для наших глаз, и мы видели лишь грубую внешность Природы. Это — то, что я собираюсь показать с помощью примеров в последней части этой работы» ([90], §535).

Здесь мы сталкиваемся как бы с манифестом химика. Если известные субстанции не могут служить для объяснения явлений, тем лучше, давайте вообразим субстанцию, которая сможет это сделать. Иногда Делюк, по-видимому, переставал видеть разницу между отождествлением газов, которое сделал Пристли, и простой выдумкой.

Но прежде чем приступить к рассмотрению второго тома «Идей», следует особо подчеркнуть, что существовали две мысли, чрезвычайно важные для нашего предмета, против одной из которых Делюк энергично возражал, а вторую оставил вовсе без внимания.

Первая идея — о вертикальной конвекции, обсуждавшаяся Ламбертом и использованная Соссюром и Дю Карла. Как мы видели в главе V, Делюк не мог или не желал допустить су­ществования восходящих потоков. К сожалению, его собственные произведения позволяют обвинить его в неискренности. Так, в восторженном описании горного путешествия, проделанного им с братом в 1770 г., он сообщает, что они наблюдали облака наутро после ужасной штормовой ночи.

«Некоторые из них распадались, достигнув скал, ограничивавших наше поле зрения. Другие же, одно за другим, поднимались вертикально вдоль этих скал и сливались с шедшими поверху облаками. Очевидно, что скалы, сохранившие часть тепла, полученного в течение дня от солнца, заставляли расширяться как соприкасавшийся с ними воздух, так и сами облака, образуя восходящее течение воздуха, как в наших дымовых трубах» ([88], § 916).

Это было еще до того, как возникла его собственная теория, которую он затем отстаивал любой ценой.

Вторая идея касается связи подъема воздуха с его охлаждением, доказанной Ламбертом в 1779 г. [203] с использованием материальной теории тепла; эту теорию Делюк мог принять во внимание. Конечно, нельзя утверждать, что Делюк когда-либо читал «Пирометрию» Ламберта; по-видимому, сравнительно немногие тогда познакомились с ней. Однако очень интересно представить, сколь значительны были бы расхождения во мнениях, если бы он ее прочел. Безусловно, полное признание этих двух идей — конвекции и охлаждения при подъеме — сделало бы ненужной собственную теорию Делюка и это продвинуло бы метеорологию на полстолетия.

Почти в самом начале второго тома «Идей» Делюк определяет проблему, которая является поистине стержнем книги: «В каком состоянии находилась вода перед началом дождя?» ([90], § 538.) Он ставит под сомнение обычное объяснение, что она находилась в виде пара, благодаря случайному наблюдению в горах в 1770 г., когда с его альпенштока соскочил металлический наконечник. Малая влажность наверху, вызвавшая это происшествие, была подтверждена гигрометрическими измерениями, сделанными Соссюром и им самим. Он ссылается, в частности, на случай в 1772 г. в горах, когда гигрометр отмечал большую сухость воздуха, в то время как вокруг формировались тяжелые облака; то же происходило непосредственно после окончания сильной бури. Этот случай, продолжает он,

«глубоко врезался мне в память, особенно потому, что поверг мой ум в величайшее смятение касательно метеорологии. И хотя я не придерживался принятого мнения о причине испарения, у меня до этого времени не возникало сомнений, что дождь — прямая противоположность испарению. Но где же была эта вода, где же были все элементы бури, в то время когда мой гигрометр указывал на такую незначительную влажность даже в слое, где возникла гроза… Я придумывал гипотезу за гипотезой, чтобы примирить эти факты с гидрологией, и все тщетно. Во время этих моих размышлений пошел дождь, и в моей памяти всплыли все виденные мной в горах случаи дождя… Постепенно каждое из этих явлений укрепляло мою уверенность в том, что все виденное мной в горах дает ключ к ответу.

Дождь не является прямой противоположностью испарению— таково основное заключение, к которому меня привело это исследование» ([90], § 564).

Нет сомнения, что Делюк был введен в заблуждение своим гигрометром, который был неточным, обладал значительным температурным коэффициентом и, сверх всего, имел очень большую инерцию. Но он верил в него, и это определило его подход к метеорологическим проблемам на всю жизнь.

Мы не можем ступенька за ступенькой идти по длинной и извилистой лестнице аргументов, по которой Делюк наконец приходит к своему объяснению причины дождя. Следует, однако, выделить несколько главных ступенек. Одним из его первых действий было опровержение идеи, что вода при испарении «растворяется» в воздухе. Эта идея пережила то время, когда она приносила пользу, но многие, особенно химики, упорно за нее цеплялись. Делюк без труда доказывает по крайней мере ее ненужность ([90], стр. 550—555), но, по-видимому, ему не удалось убедить в этом всех своих критиков.

Соссюр в своих «Essais sur l hygrometrie» [308] указал несколько механизмов, которые могут способствовать образованию дождя: конвекция и приток воздушных масс с разными темпера­турами. Ему, так же как и Делюку, мешала чрезвычайная сложность погоды в горах; кроме того, он не знал, что поднимающийся воздух должен охлаждаться. По этим причинам он не смог дать законченной теории дождя. Тем не менее на многих страницах «Идей» Делюк оспаривал объяснения, даваемые Соссюром, вновь и вновь отвергая возможность вертикальных токов и отрицая, что влажные и теплые ветры могут охлаждаться достаточно быстро для того, чтобы вызвать наблюдаемые обильные дожди ([90], стр. 571). Он видел, что небольшой дождь может образовываться, когда идущий с юга насыщенный воздух «проходит под или над» более холодным воздухом, однако не думал, что дождь при этом будет обильным ([90], стр. 574). И снова был потерян ключ — охлаждение, неразрывно связанное с подъемом.

Другой трудностью явилось то, что в атмосфере может содержаться сравнительно небольшое количество воды в парообразном состоянии. Соссюр дает среднее значение: 10 гран на ку­бический фут. Почему-то в то время не доходило до сознания ни Соссюра, ни кого-либо еще, что на самом деле это большая величина, соответствующая более чем 1/4 дюйма осажденной воды в слое толщиной 1000 футов. Однако Соссюр думал, что содержание воды в облаках может быть много больше, чем ее содержание в воздухе в качестве пара ([308], стр. 268—270).

После захода солнца облака нередко рассеиваются и выпадает роса. Делюк говорит, что, поскольку невозможно думать, что в это время происходит нагревание воздуха, в котором плавают облака, так, чтобы эти последние распались, то, следовательно, появление и исчезновение облаков «абсолютно независимо от гигроскопического состояния воздуха» ([90], стр. 606). Затем он отмечает, что уже существующие облака кажутся постоянно испаряющимися и возобновляющимися; это приводит Делюка к одной из его аналогий:

«По моему мнению, наблюдаемым превращениям одного и того же облака лучше всего соответствует идея невидимого котла, подвешенного в воздухе, с бурно кипящей в нем водой. Это представление дает настолько точную картину наблюдаемого, что у них, наверное, имеются сходные причины. Это, как говорят, есть некая метаморфоза субстанции. К мысли о существовании в воздухе общего источника пара, который доставляет пар при определенных обстоятельствах, меня привело то, что пар образовывался в месте формирования облаков; что, пока пар продолжает образовываться, облака существуют и даже увеличиваются в размере, хотя все это время идет испарение, и что, когда облака распадаются, то это происходит потому, что их испарение не восполняется образованием новых масс паров» ([90], стр. 617).

Дождевые облака, полагает он, отличаются от других таким большим количеством образовавшегося пара, что пузырьки соприкасаются и соединяются и в конце концов некоторые из них лопаются, образуя капли, подобно большим мыльным пузырям. При движении вниз капли увлекают другие новые пузырьки.

Делюку кажется очевидным, что даже при продолжительном дожде «пара, из которого он образовался, не существует до его появления в облаках; он только непрерывно возникает, пока су­ществуют облака и идет дождь» ([90], стр. 625).

Он опять и опять возвращается к доказательству ошибочности теории испарения за счет «растворения» даже в модифицированной форме, данной Соссюром, и неверно истолковывает по­следнюю как предположение, что водяной пар смешан с воздухом на всех высотах в неизменной пропорции. Соссюр, конечно, не предполагал ничего, столь очевидно противоречащего эксперименту, однако такая идея может быть логическим следствием теории, которая уподобляет «раствор» воды в воздухе растворению твердых тел в жидкостях. Мы увидим, что критики Делюка слишком много высказывались в пользу теории «растворения», вместо того чтобы критиковать его уязвимые места, его любовь к необоснованным аналогиям и его готовность постулировать не наблюдавшиеся и даже a priori не наблюдаемые субстанции.

Примерно после двухсот страниц он подходит, наконец, к своему великому «открытию». Рассматривая длительные периоды хорошей погоды, когда испарение происходит непрерывно, он приходит к заключению, что не может таиться в верхней атмосфере так много воды в форме пара. Итак,

«испаренная влага скрывается в атмосфере под видом некоего газообразного флюида (fluide aeriforme), поскольку только в этом случае на возрастании парциального давления воды не будет сказываться увеличение ее количества и большие перепады температур, действию которых она подвержена» ([90], стр. 672).

Но время от времени в каком-либо слое воздуха флюид возвращается к своей водной форме и пар быстро насыщается, образуя облака и, наконец, дождь. Это и есть его великое «открытие» взаимопревращаемости воздуха и воды.

Это открытие, как Делюк хочет заставить нас верить, он сделал, изучая метеорологические явления; однако он не мог сформулировать предположение относительно механизма такого процесса. Вскоре после своего прибытия в Англию в 1773 г. он встретил Джозефа Пристли и был увлечен его экспериментами с газами. В 1782 г. ему сообщили, что вода образуется при сгорании «горючего воздуха» в «дефлогистированном воздухе». Свой восторг он выражает исключительно несерьезным образом:

«Я был в высшей степени потрясен этим открытием. Для меня идея представить воду в какой-либо эфирной форме была тем же, что для моряков, потерявших свой компас и блуждающих в поисках берега, встреча с морскими птицами» ([90], стр. 675).

Но далее и того больше. В апреле 1783 г. Пристли осуществляет несколько остроумных опытов с использованием глиняной реторты, в которых он впервые обнаружил, как ему казалось, превращение воды в воздух ([281], стр. 398—434).

Как он сообщил в опубликованной статье, позднейшие более тщательные эксперименты убедили его в том, что он имел дело с разделением газов при диффузии через стенки сосуда; однако тем временем Уатт, который верил, что вода может быть превращена в устойчивый газ, попытался интерпретировать эксперименты Пристли с глиняной ретортой. В конце письма к Пристли, датированного 26 апреля 1783 г., Уатт писал:

«Как я себе представляю, новым в этой статье является, во-первых, Идея, что дефлогистированный Воздух образован из Воды благодаря освобождению ее от Флогистона и присоединению скрытого тепла в количествах, больших, чем содержится в Воде или Паре; во-вторых, что Вода есть чистый воздух, лишенный части своего скрытого тепла и соединенный с Флогистоном; и приложение Ваших экспериментов состоит в доказательстве этих Гипотез».

Делюк, конечно, знал о новой интерпретации Пристли своих экспериментов, но не принимал ее. В любом случае вода состоит из двух газов, и, заканчивая изложение своего «открытия» этого факта, он торжественно заявляет:

«Такова история появления воды впервые в виде воздуха… Я смотрю на это открытие как на рассвет великого дня в метеорологии. Менее чем шесть лет тому назад любого, кто предположил бы, что вода может существовать в виде воздуха, сочли бы фантазером» ([90], стр. 691).

Я не буду следовать за Делюком сквозь джунгли пневматической химии, которой он в этом месте посвящает пятьдесят страниц и которая, видимо, должна показать, что, чем выше темпе­ратура сгорания органических веществ, тем больше получается из них воды. После этого он возвращается к атмосфере и немедленно заключает, что невозможно предположить накопление наверху исчезнувшего водяного пара в виде дефлогистированного воздуха и горючего воздуха. Если бы молнии не взрывали эту смесь, то это сделали бы костры альпинистов.

Это, конечно, поставило новую проблему. Для того чтобы ее разрешить, он даже ухитряется отрицать, что атмосферный воздух есть смесь двух газов, и наперекор Лавуазье приводит аргу­мент, что «vital air» и «metaphitic air», обладая различными удельными весами при спокойной погоде, разделялись бы. А следовательно, атмосферный воздух является «однородной упругой жидкостью, каждая частица которой содержит могущие выделяться из нее составные части и наверняка многие другие, еще неизвестные» ([90], стр. 726). Теперь он приходит к основному пункту: ему кажется, что пар может существовать в виде обычного воздуха с момента испарения до того времени, когда он вновь обратится в облако. Делюк полагает, что обычный воздух содержит «жар» (le feu) и составные части воды. Если это так, то зависит от некоторых особых обстоятельств: образуют ли эти составные части, присоединив жар, водяной пар или атмосферный воздух» ([90], стр. 730).

Ухватившись за выуженные из работ Кавендиша и Пристли указания, часть из которых обусловлена неточностью эксперимента, Делюк делает очередное предположение, что характерная субстанция азотистого воздуха содержится в атмосферном воздухе и что именно благодаря ей воздух отличается от водяного пара. А коли так, то, по его мнению, могут быть разрешены и основные проблемы метеорологии. Но для подкрепления этих своих идей ему неожиданно оказывается нужным его же тезис, направленный в значительной степени против Соссюра: что солнечные лучи не непосредственно нагревают тела, а образуют тепло только при соединении с некоей субстанцией. Доказательству этого он отводит девяносто страниц, где снова говорит о своем полном неверии в возможность конвекции. В конце этого рассуждения, прослеживать которое я не буду, мы начинаем понимать его упорство в этом вопросе:

«Хотя теперь имеется некое основание для сделанного мной выше аналитического сравнения водяного пара и атмосферного воздуха, показавшего, что их существенное отличие есть то, что составной частью воздуха является основа азотной кислоты, то не есть ли это свет, который совместно с одной из составных частей воды также производит субстанцию, являющуюся необходимой слагающей этой кислоты?» ([90], стр. 807.)

На этом его гипотезы не кончаются. Предлагая свое химическое объяснение дождя, он спрашивает, почему облака, из которых выпадает дождь, образуются над равниной всегда на некоторой высоте и часто довольно внезапно. Можно ли предположить, спрашивает он,

«что превращение воздуха в водяной пар может обусловливаться его смешением с некоей разновидностью испарений с почвы, которые могут скопляться в некотором количестве в каком-либо слое воздуха» чтобы произвести это химическое действие?» ([90], стр. 835.)

Я попытался дать краткое изложение предельно запутанных и витиеватых доказательств Делюка в защиту его теории взаимопревращаемости водяного пара и воздуха. Я хочу обратить вни­мание на тот факт, что тогда уже приспело время для возникновения такого рода теорий, хотя еще и не наступил внезапный расцвет пневматической химии, который был делом рук Кавендиша и Пристли. Это было время, когда тепло почти всеми считалось веществом, а более правильные представления Бойля и Ньютона находились в тени. Свет (на этот раз по Ньютону) состоял из корпускул, и «электрическая жидкость» была точно так же материальна, как и другие. А поскольку все они вещественны, то можно было ожидать, что они вступают в химические соединения с весомой материей или, может быть, с любой другой. Вполне возможно, что в критический момент его размышлений на Делюка оказала сильное влияние трехтомная книга его соотечественника, Жана Сенебье, главного библиотекаря Женевской республики. Книга, название которой «Физико-химический мемуар о влиянии солнечного света на изменение существ во всех трех царствах природы», есть краткое резюме многих фантазий того времени [322]. Собственные обширные исследования Сенебье привели его к убеждению, что «свет — это не только колебание эфирной жидкости [Гюйгенс еще не был совсем забыт], а действительно совокупность (un compose) небольших тел, которые, конечно, могут объединяться с более крупными…» ([322], I, стр. 246).

И опять-таки:

«Огонь, электричество, флогистон и свет в большей или меньшей степени соединяются с субстанциями, подверженными их воздействию, и могут находиться в этих субстанциях в таком виде, что их присутствие там будет незаметно. Однако они могут обнаружиться в любой момент при обстоятельствах, необходимых для их появления» ([322], I, стр. 256).

Нетрудно представить себе влияние, которое оказали эта опрометчивая чепуха плюс все новые газы, обнаруженные Пристли, на человека, столь скорого на изобретение гипотез, как Делюк.

Делюк, безусловно, в первую очередь был метеорологом и во вторую — химиком. В 1790 г. он писал Ла-Метери, тогда издателю журнала «Observations sur la physique», что изучение ме­теорологических явлений заставило его отказаться от мнения, что вода образована соединением «жизненного воздуха» и «горючего воздуха», и от мнения (с которым мы уже встречались), что воздух есть смесь двух газов ([92], стр. 363—379). Так как он убедил себя, что водяной пар превращается в воздух, идея о его превращении в два рода воздуха была бы лишена смысла. Он предположил также, что существует несколько неизвестных воздушных флюидов (малого удельного веса, так как они находятся в высоких слоях), которые, вероятно, образуются в различных почвах и переносятся ветром на далекие расстояния. Падение барометрического давления указывает, что удельный вес воздуха уменьшается и, поскольку пара недостаточно для этого эффекта, последний может быть вызван газами.

Так же объясняются отклонения, замечаемые при барометрической гипсометрии. Другой довод, подтверждающий наличие этих гипотетических субстанций, доставляет «инструмент, неудачно названный эвдиометром», который показывает, что «остаток атмосферного воздуха» в горах подчас больше, чем внизу. Вряд ли кто-нибудь представлял, насколько мало точна была в тот период эвдиометрия.

В другой статье ([92], стр. 278—290) Делюк выступает в адрес Лавуазье и «новых химиков» со справедливыми выражениями против допускаемого Лавуазье различия между водяным паром, образованным кипящей водой (упругая жидкость), и тем, который образуется в воздухе при более низких температурах. Лавуазье считает, что последний «растворен». Однако Делюк пытается доказать, что воздух — это не смесь газов, а однородная субстанция. После этого он делает дерзкую вылазку на вражескую территорию, утверждая по поводу кислот,

«что существует абсолютно неосязаемая субстанция, создающая все явления кислотности, и существуют другие субстанции, также совершенно неосязаемые, которые, соединяясь с первой, образуют различные кислоты. Эти сами по себе не ощутимые субстанции проявляются, только соединяясь с молекулами какой-либо жидкости» ([92], стр. 288).

В таких темных вопросах, по его словам, допустимо выдвижение гипотез «при условии, что они выдержат испытание временем». И это говорит человек, который в другой статье обвиняет Лавуазье в сообщении как фактов того, что в действительности было только гипотезами ([93], стр. 117—131). В этой статье 1791 г. он обзывает новых химиков «неологами» и подытоживает свои теории о дожде, чтобы опровергнуть новую химию.

Статьи по метеорологии, опубликованные в 90-х годах, полны химии. Эразм Дарвин, первым из членов Лунного общества уверовавший в новую химию ([319], стр. 297), поместил длинное описание ветра в своей научной поэме «The Botanic Garden». В ней он ссылается на «наши все еще неполные знания того, каким образом громадные области воздуха внезапно образуются и внезапно разрушаются» ([81], стр. 79). После длинного описания всех известных и многих предполагаемых взаимодействий «кислорода» и «азота» воздуха с землей, морем, животными и растениями и после нескольких ссылок на опыты Лавуазье и Пристли Дарвин говорит о наличии в полярных областях «officina aeries» — «мастерской, где воздух и производится, и разрушается». Его весьма вольные догадки о механизме этих предполагаемых процессов увлекательны, но слишком длинны, чтобы их цитировать.

Едва ли Делюк ожидал, что его революционная теория избежит критики. Соссюр, которого он особенно ненавидел, ограничился защитой своего гигрометра [309], но ссылался на его теорию дождя лишь для того, чтобы подчеркнуть, что они оба предполагают, будто испарение воды происходит за счет «жара» (le feu).

С более суровой критикой выступил Иоганн Тобиас Майер младший из Эрлангена ([234], стр. 371—383) в статье, которая интересна по двум причинам: во-первых, из-за своего названия, показывающего, что новую химию стали считать «французской химией», и, во-вторых, потому, что он показывает, как можно деликатно обойтись без выводов Делюка, ссылаясь даже при этом на конвекцию, адвекцию или охлаждение при подъеме. После воздействия тепла на воду, утверждает Майер, она соединяется с частицами воздуха (an die Luftteilchen). В этом состоянии она не воздействует на гигрометр, причем «воздух может быть насыщен водой, а гигрометр тем не менее показывает полную сушь» ([234], стр. 375). Это происходит, говорит он, потому, что воздух с гораздо большей силой, чем гигроскопические субстанции, притягивает воду.

Помимо этой связанной воды в воздухе есть механически рассеянная вода. Эта последняя отмечается гигрометром. Это как раз та вода, которая может выпасть в виде осадков при изме­нении температуры. Что же касается причины ливней, то ею может быть только изменение сил связи воды и воздуха, благодаря чему высвобождается достаточное количество воды; но он не знает, что меняет это притяжение. «В этом без сомнения играют роль электричество и свет. Но кто знает все другие тонкие субстанции, которые могут находиться в воздухе?» ([234], стр. 376.) Главное различие теорий Майера и Делюка в том, что последний хотел превратить воду в воздух, в то время как первый предполагал присоединение воды к молекулам воздуха.

Сразу вслед за этим спор о теории Делюка совершенно неразрешимо перепутался со спором о флогистоне и «французской химии», по крайней мере в трудах немецких ученых. Среди них одним из наиболее решительных был хорошо известный физик, сатирик и многосторонний литератор Георг Кристоф Лихтенбергг бывший тогда профессором физики в Геттингене. Он много писал на эту тему; его первым значительным вкладом было предисловие к шестому изданию «Anfangsgrunde der Naturlehre» Я. X. П. Эркслебена ([123], стр. XXI—XLVII). В этой энергичной и неприкрыто националистической атаке на новую химию он использует теорию Делюка как палку против французов. Лихтенберг утверждает, что аргументация клеветников Делюка «вся состоит из чистейшей воды домыслов, основанных на аналогиях и предположениях», совсем не замечая при этом, что теория Делюка точно такова же.

Одной из жертв Лихтенберга оказался частный учитель из Ростока Ион Дитрих Отто Цилиус. Цилиус написал в «Grer’s Journal» в том же роде, что и Майер, хотя, очевидно, и независимо от него ([373]). Во второй из своих статей Цилиус обвиняет Делюка в том, что его аргументация представляет собой замкнутый круг; он пытается понять,

«как мог Делюк сделать заключение из показаний сухости на своем гигрометре, что водяной пар не исчез, не задавшись вопросом с той точки зрения, что когда его нет, гигрометр не может показать его присутствие» ([373], стр. 56).

В 1794 г. Берлинская Академия наук, заинтересовавшись этим вопросом, учредила премию за лучшее исследование теории Делюка. Цилиус представил единственную работу и, как это сле­дует из обширного предисловия Академии, не мог поэтому рассчитывать на получение денег. Хотя Академия предполагала получить несколько работ, тем не менее она быстро распространила эту единственную работу из-за ее важности. Если Делюк прав, «тогда, согласно мнению одного из наших наиболее проницательных физиков [Лихтенберга], нельзя сохранить французскую антифлогистонную систему, и контрреволюция удастся, по крайней мере, в химии» ([374], стр. IV). Это говорит скорее об антиякобинских настроениях, чем об антифранцузских; и в самом деле, небезынтересно, что условия конкурса, помещенные на первой странице перед работой Цилиуса, были напечатаны на французском языке.

Следует помнить, что Академия была «королевская». И если она надеялась, что Цилиус защитит Делюка, то ее постигло разочарование.

В работе его были рассмотрены два вопроса: достаточно ли наблюдений Делюка для опровержения «теории растворения», и если это так, то возможно ли физически продемонстрировать превращение пара в воздух и воздуха вновь в облака и дождь?

Отрицательный ответ Цилиуса на первый вопрос основывается на положении, что если пар растворился, то гигрометр не обнаружит его присутствия. Его ответ на второй вопрос начинается с замечания, которое обязательно придет в голову читателю «Идей» в XX в.:

«… первый зародыш этой теории кроется целиком в необходимости (и в ней одной) нахождения причины явлений» ([374], стр. 77).

Далее он говорит, что Делюк не привел ни одного факта, показывающего, как пар может быть превращен в воздух, и сетует на сложность гипотез Делюка и особенно на введение им совер­шенно неизвестных субстанций.

Лихтенберг был взбешен и написал обширную книгу [219] в защиту Делюка и гигрометра, используя свои большие литературные способности, чтобы третировать Цилиуса («слышал ли кто-либо ранее о нем?»), и притом очень грубо. Присущее ему чванство проявляется очень ясно в «Приложении», где Лихтенберг чрезвычайно вежливо обсуждает с «господином надворным советником Майером» статью последнего, опубликованную в 1792 г., которую мы уже упоминали. Лихтенберг представляет, что Делюк задает ему вопрос, что стало со «скрытой водой, которая больше не воздействует на гигрометр», и сам же отвечает на него: «Она превратилась в воздух, ибо, невзирая на все усилия, я ничего не обнаружил» ([219], стр. 213). Любой может возразить, что проблему пропавшей шкатулки с драгоценностями нельзя решить таким образом.

Цилиуса не сломили нападки Лихтенберга, и он написал в ответ две статьи {375], но, к сожалению, его гонитель уже не смог их прочесть. Судя по этим статьям, довольно трудно поверить, что, как впоследствии утверждал Делюк ([98], стр. 285—286), в 1799 г. Цилиус посетил Лихтенберга и ушел от него «убежденным».

В 1803 г. Делюк написал другую обширную работу [96] с решительным намерением разрушить «новые химические гипотезы» с помощью своих метеорологических теорий. В ней повторяется большинство старых нестерпимо длинных доказательств, но с переставленными ударениями. Естественно, что работа была сурово раскритикована в «Annales de Chemie» [16]. К сожалению, ано­нимный обозреватель выбрал неудачные места для нападения на метеорологию Делюка, и в ответе Делюка [97] его аргументы действительно выглядят много лучше. Возможно, отчасти благодаря этому его теория все еще продолжала пользоваться вниманием. Он был все-таки «великим дедушкой» метеорологии. Изданная в 1797 г. «Британская энциклопедия» толкует его теорию как евангелие. Даже в 1820 г. известный немецкий метеоролог Генрих Вильгельм Брандес, считающийся отцом синоптической метеорологии, не находил возможным опровергать теории, подобные теории Делюка, или хотя бы освободиться от представления о некоторых якобы происходящих химических процессах ([48], стр. 345); а в 1828 г. еще более знаменитый Генрих Вильгельм Дове полагал, что Лихтенберг был прав в своем споре с Майером ({106], стр. 305).

Однако в 1814 г. Хр. Леопольд фон Бух всерьез и весьма обоснованно раскритиковал теорию Делюка ([53], стр. 94—100). Одной из главных его заслуг было ниспровержение идеи о не­возможности присутствия в атмосфере достаточного количества пара для насыщения воздуха. Фон Бух показал это на основании того, что при температуре поверхности 22° R (27,5° С) и насыщенном воздухе в первых 7200 футах оказалось бы достаточно воды для выпадения 1 3/4 дюйма дождя. А он видел грозовые облака выше, чем Монблан. Теория Делюка окончательно потеряла свое значение около 1835 г., когда ей на смену появились идеи, более стоящие, чем она. Метеорология опять стала отраслью физики.

Остается отметить лишь своеобразную теорию, выдвинутую профессором из Риги Г. Ф. Парротом ([263], стр. 166—218), полагавшим, что имеется два вида испарения — физическое и хи­мическое. Величина первого зависит от температуры, тогда как второго — от концентрации кислорода. Только химическое испарение создает реальную упругую жидкость, а следовательно, образование облаков и осадков способствует круговороту кислорода в атмосфере, равно как и воды. Карл Вильгельм Бекман (младший) без труда доказал ошибочность техники химического эксперимента Паррота [44], приведшую к тому, что он нашел значительные вариации содержания кислорода там, где их вообще нет. Полемика была продолжена в «Письмах к редактору» (Гильберту) от К. Ф. Вреде ([370], стр. 319—352) и Паррота [264], однако в других местах она, по-видимому, прошла незамеченной.