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.

1. Ros. roris, m. . . роса

2. Ros, Roris, m. [Макробиус] — имя, данное божеству, сыну Воздуха и Луны.

Кишера и Давелюи «Латино-французский словарь»

Среди всех гидрометеоров роса, вероятно, наиболее тесно связана с художественной литературой, с фольклором и, как подсказывает приведенная цитата, с мифологией. Лунные ночи — ночи ясные, благодаря им древние люди и предположили, что луна (rorifera luna) вызывает росу.

Аристотель подошел к этому явлению более сложно. В «Метеорологии» он говорит нам:

«То количество влаги, испарившейся за день, которое не поднялось высоко потому, что количество огня, поднимающего ее, мало по сравнению с количеством воды, находящейся во взвешенном состоянии, выпадает вновь, во время ночного похолодания, и это называется росой или инеем. Иней образуется, когда то, что испарено, замерзает прежде, чем сгустится опять в воду… Роса возникает, когда пар сгустился в воду. И роса, и иней образуются при ясной холодной погоде: влага поднимается лишь при ясной погоде, а конденсация невозможна при ветре» ([19], стр. 73).

Мы можем предположить, что мало кто рискнул бы не согласиться с этим выводом, который даже на современный взгляд выглядит вполне физичным, за исключением одной или двух фраз; и на протяжении многих веков вывод этот повторяли вновь и вновь. Мы перескочим сразу в год 1548-й, когда Антуан Мизо, проницательный наблюдатель, немного улучшил Аристотеля и добавил свои собственные правильные замечания ([243], стр. 22), как, например, то, что роса не будет образовываться под палаткой. Аристотель считал, что роса лучше возникает при южных ветрах, чем при северных, «… что Вы признаете, при погоде, господствующей в этой стране [Франции], — говорит Мизо,— не всегда правильным» ([243], стр. 23). Важнее то, что он сравнивает образование росы и технический процесс дистилляции; именно, роса мсжет образоваться за счет

«превращения и кругооборота самого пара, когда он входит в соприкосновение с неким холодным и массивным телом, что, как мы видим, происходит в кубе дистиллятора и в котле, кипящем на огне; а когда пар вновь попадает на крышку котла, то, если она вообще холодная, пар накопляется на ней и превращается в субстанцию воды» ([243], стр. 24).

А мороз, даже слабый, может превратить в изморозь и туман (frimas et brouillat) вещество, которое при других условиях образовало бы росу.

Таким образом, к XVII в. было совершенно ясно, что роса — это результат конденсации пара; однако остались две проблемы. (1) Поступает ли пар из земли или из воздуха, или говоря более простым языком, «падает» роса или «поднимается»? (2) Что является источником холода, необходимого для конденсации пара? Второй вопрос заострился в дискуссию о причине и следствии: холод ли образует росу или наоборот? На эти вопросы не было дано полного ответа вплоть до конца XIX в.

Что на первый вопрос могут быть два ответа, стало ясно по крайней мере уже в 1687 г., это видно из дискуссии в Королевской академии наук (в Париже), где было сказано вот что:

«Некоторые говорят, что роса поступает от земли, а не выпадает сверху, потому что на стеклянных колпаках мы наблюдаем такое же количество росы, как и в открытых местах. Другие полагают, что роса непосредственно приходит от земли, но поднимается на некоторую высоту и вновь падает вниз, так как у тех, кто прогуливается по вечерам или рано утром, волосы оказывались влажными от росы. В течение дня эти частицы влаги перемешаны и удерживаются в воздухе, а в течение ночи они уплотняются и таким образом становятся тяжелее» ([170], стр. 21).

Здесь налицо два различных явления, и в XVIII в. почти все главные исследователи этой проблемы допускали, что роса может либо «подниматься», либо «падать», но, конечно, прогресс в этом вопросе не мог опережать изучение природы и свойств самого водяного пара.

Один из первых серьезных экспериментов сделал Христиан Людвиг Гарстен, чьи мысли о росе —по-видимому, самая лучшая часть его книги по метеорологии [134]. Гарстен пришел к заключению, что в действительности роса поднимается от земли. Он отметил, что, когда медная пластинка была положена на землю или подвешивалась низко над ней на нитях, нижняя поверхность ее оказывалась покрытой росой, но, если она подвешивалась на высоте пяти футов, росой покрывались обе поверхности.

Такие вещества, как сено, солома и шерсть, в одинаковой степени покрывались росой как с верхней стороны, так и со стороны, обращенной к земле.

О гораздо более тщательных экспериментах сообщил К. Ф. дю Систерней дю Фей, чья безвременная смерть в 1739 г. лишила науку об электричестве одного из самых талантливых его исследователей. В большой статье о росе [111] дю Фей высказал мысль, что она поднимается от земли. Оказалось, что росы всегда собиралось больше на поверхностях, более близких к земле, и почти всегда было больше росы на нижних сторонах горизонтальных пластин. Эти эксперименты, которые он ставил по советам Петруса Мушенбрука, находились в тесной связи с подобной работой, проводившейся последним в Утрехте. 27 августа 1735 г. Мушенбрук написал ему о нескольких экспериментах, в которых несколько поверхностей, одинаковых, но окрашенных в разные цвета, собирали различные количества росы. Дю Фей немедленно окрасил несколько сосудов, а один оставил невыкрашенным; этот последний собирал наибольшее количество росы, а желтый и белый — наименьшее. Он также обнаружил, что стекло, фарфор и другие материалы, подобные стеклу, собирают очень много росы, в то время как на полированных металлах она почти не образуется. Эксперименты такого рода, очевидно, чрезвычайно усложнили проблему.

Наблюдения Мушенбрука были опубликованы в его распространенном учебнике физики, на который я ссылался ранее [249]. Большая статья о росе (стр. 753—785), которая касается его собственных наблюдений, составляет один из лучших разделов книги. Он признает, что причина, по которой роса более обильно выпадает на некоторые виды поверхностей, чем на другие, ему непонятна. Однако он завоевывает наше уважение тем, что отвергает гипотезы об электричестве и о химическом притяжении. По его мнению, роса на растениях есть выделение самих растений, отличное от росы на других объектах. Он полагает, что большая часть росы поднимается, но допускает также, что некоторая ее часть падает — по крайней мере в Утрехте, оговаривается он с обычной для него осторожностью, ссылаясь в подтверждение этого на несколько экспериментов. Как же смачивает она поверхности, ориентированные в том или ином направлении?

«В самом деле, когда мы говорим, что роса падает, мы не утверждаем, что она падает столь стремительно, как дождь, а лишь крайне медленно, подобно очень тонкому туману, тихо оседающему из воздуха, в котором он взвешен. Если при этом частицы притягиваются каким-либо предметом, либо сбоку, либо сверху, либо снизу, то они неизбежно будут двигаться к нему. В этом отношении он аналогичен полной бутылке вина, извлеченной из холодного подвала в теплую и влажную атмосферу, когда она сразу становится влажной со всех сторон, так как тепло, связанное с частицами влаги (le feu, qui tient aux porties humides), стремится проникнуть внутрь холодной бутылки со всех направлений и поэтому отделяется от частиц влаги, которые и остаются на наружной поверхности бутылки» ([249], стр. 766).

Этот последний отрывок есть блестящее описание соотношения между теплом и водяным паром, как его представляли в то время. Что мы не должны упускать из виду, так это то, что здесь поведение бутыли с вином — только лишь подобие, или модель, образования росы. Следующим шагом было доказательство их идентичности.

Это было сделано Шарлем Леруа из Монпелье, важную статью которого ([216], стр. 481—518) я цитировал довольно подробно выше, в главе II. Леруа проделал много наблюдений со своим конденсационным гигрометром и заключил, что роса выпадает из воздуха. За исключением случаев, когда менялся ветер, роса на площадке Обсерватории в Монпелье наблюдалась всегда, когда температура за ночь падала ниже точки росы (degre de saturation). В качестве стандартного предмета для наблюдения за росой он использовал бутыль из белого стекла. Он заметил, что в центре города роса появлялась реже, по его словам, потому, что температура там не падала столь низко, как за городом.

Роса, говорит Леруа, образуется в атмосфере повсюду вблизи земли и оседает на ближайшей поверхности, и таким образом намокают обе поверхности, верхняя и нижняя. Однако поверхность не должна отталкивать росу — свойство, которое он приписывает полированным металлам.

Помимо этой воздушной росы, имеется два других вида ее — «плотный пар, подобный туману», который поднимается в течение ночи на несколько футов над сырыми луговинами, и роса, которая образуется на растениях, когда ее нет на твердых телах. Эти явления следует приписать главным образом пару, поднимающемуся от земли. Воздух ночью не остывает столь же сильно, как листья растений. Поскольку листья холодны, они перехватывают пар, идущий от земли на его пути вверх. Леруа отклоняет идею Мушенбрука о том, что такая роса есть выделение растений, замечая, что тонкая пластинка стекла в подобных условиях тоже покрывается росой. Он не соглашается с интерпретацией дю Феем его экспериментов с горизонтальными пластинками, утверждая, что пластина вблизи земли собрала бы росу от земли намного раньше, чем верхняя пластина собрала бы ее из воздуха.

Примерно в то же время в Петербурге над проблемой испарения работал Г. В. Рихманн ([298], стр.145—161). Посредством различных экспериментов он нашел, что, если вода была холоднее окружающего воздуха, потеря или увеличение ее веса зависели от разницы температур (очевидно, они зависят также и от влажности воздуха); и оказался достаточно проницателен, чтобы предположить, что это может иметь отношение к явлению росы и спору о том, «падает» ли она или «поднимается». Он думал, что если воздух отягощен паром, то может происходить и то, и другое. Очень важно то, что он обнаружил образование ночью температурной инверсии:

«Если возникнет большая разница между температурами более теплого воздуха наверху и нижнего воздуха вблизи поверхности земли и около тел, расположенных непосредственно у почвы, и если их поверхности велики по сравнению с количеством содержащегося в них вещества, они будут сильно притягивать пары и должны стать большими собирателями пара на своих поверхностях, особенно если добавляются пары, поднимающиеся от земли… Следовательно, если утром обнаружено много осевших паров, то либо была большая разность температур между более теплым верхним воздухом и холодным нижним воздухом, либо воздух переполнен парами, либо и то, и другое» ([298], стр. 160).

Что бы ни происходило с приземным воздухом, Рихманн, говоря языком детской игры, обнаружил, где «горячо». Но, поскольку историк обязан обращать свое внимание и на идеи, которые впоследствии оказались бесплодны, а не только на плодотворные гипотезы, то я прерву свое повествование, чтобы отметить два подхода к явлению, не принесших большой пользы.

Первый касается инея ([365], стр. 547—554). Автор этой статьи наблюдал его, когда температура (по-видимому, на некоторой высоте от земли) была выше нуля. Он заметил также сходство между морозными узорами на окнах и кристаллами соли, остающимися на противне после выпаривания. Так он вернулся к старой теории замерзания (которая была отвергнута еще Бойлем), требовавшей существования «холодящих частиц» некоей неиндентифицированной соли. «Мне кажется, — говорит он, — что эта очень старая теория замерзания вполне достаточна, чтобы объяснить все явления так, чтобы не было необходимости в электричестве или других новшествах» ([365] стр. 554).

Поставщики новшеств, однако, не дремали, и об этом свидетельствует статья Франца Карла Ахарда, написанная в Берлине, под зловещим заголовком «Sur l imperfection de la meteorologie» («О несовершенстве метеорологии») ([2], стр. 14).

Он наблюдал, что появлению росы предшествует в предыдущий день сильная «электрическая атмосфера». Он полагает также, что роса более обильно выпадает на «электрики» (не­проводники), чем на «неэлектрики» (проводники), и заключает, что электричество, «если и не всегда, то по крайней мере очень часто вызывает росу» ([2], стр. 17).

Но вернемся на главный путь. Делюк знал, что облака препятствуют образованию росы, а также уменьшают ночное охлаждение. Как он считал, причина этого в том,

«что, когда при заходе солнца облаков нет, или они исчезают, тепло нижнего воздуха и то, которое поднимается от земли, рассеивается в верхние области и тогда пары, которые были распределены повсюду в воздухе, конденсируются и вновь выпадают росой; но когда облака сплошные и отделяют поэтому нижний воздух от верхнего, они предотвращают это рассеяние тепла и пары остаются взвешенными» ([89], стр. 454).

Выделенное мной курсивом заключение, вероятно, было уже устарелым в 1773 г. А что касается того, как рассеивается тепло, какова роль излучения тел при обычных для метеорологии тем­пературах, то это было выяснено лишь через несколько десятилетий.

Следующее важное исследование было сделано Патриком Вильсоном, астрономом из обсерватории Макферлана, близ Глазго. Оно касалось инея. Вероятно, этим вопросом Патрик Вильсон заинтересовался благодаря работам своего отца, Александра Вильсона, который делал опыты с испарением льда холодной зимой 1767-68 г. ([361], стр. 326). Зима 1779-80 г. также была очень холодной ([362], стр. 451). Патрик Вильсон взял несколько сравнимых термометров и измерял температуры поверхности снега, воздуха над ним на высоте 30 дюймов, температуру вблизи отложения инея и т. п. Однажды термометр, установленный на снегу, показал на 14° F ниже, чем термометр в воздухе. Помня о результатах, полученных его отцом, он не устоял перед соблазном приписать это испарению со снега, но зато придумал прекрасный простой эксперимент для проверки этой гипотезы. Он взял кузнечные меха и дал им остыть, а затем дунул на термометр, лежащий на снегу, но вместо того, чтобы падать дальше, он поднялся приблизительно до температуры воздуха. Эксперимент впоследствии был изменен: Вильсон обмахивал термометр листом плотной бумаги, прикрепленной к концу тонкого прута, но результаты получились аналогичные. В конце концов он взял полностью заиндевевший термометр и стал его крутить с помощью привязанной к нему бечевки. Ртуть поднялась на 2°F. Стало ясно, что испарением нельзя объяснить это охлаждение.

Нам, привыкшим к идее об излучении ночью, трудно себе представить глубину загадки, поставленной этими наблюдениями. Вильсон не знал, чем это вызвано, и открыто это признал:

«Эти эксперименты говорят как раз скорее в пользу мнения об излишках холода … зависящих от причины, совершенно противоположной испарению. Однако пока преждевременно утверждать что-либо окончательно относительно природы или силы процесса охлаждения, который был обнаружен столь недавно» ([362], стр. 469).

Он делает наудачу предположение, «что очень холодный воздух не склонен расставаться со своим содержимым, за исключением осаждения на тела, столь же холодные или еще более холодные, чем он сам». Точно такое же заключение, но с большей уверенностью сделал Карл Людвиг Гронау ([148], стр. 343), берлинский пастор, за которым числится почти невероятная заслуга: как сообщает Гельман, он вел регулярные метеорологические наблюдения с 1756 г. по год своей смерти — семьдесят лет!

Следующей зимой Патрик Вильсон продолжил свои опыты и получил те же результаты. Но теперь он пришел еще к тому выводу, что охлаждение не вызвано какой-либо химической реакцией ([363], стр.386).

Вильсоны вели наблюдения только при наличии снега или мороза, а в 1788 г. Джеймс Сикс, изобретатель комбинированного максимального и минимального термометра, сообщил, что с его помощью он определил вертикальный градиент температуры до высоты 220 футов, ведя наблюдения на башне Кентер-берийского собора ([324], стр. 103). Сикс нашел, что ночью вблизи земли обычно холоднее, а днем теплее и, чем яснее погода, тем больше разности температур. Вопреки Вильсону, не говоря уже о Леруа, он полагал, что:

«Это замечательное уменьшение тепла у поверхности земли в ясную погоду после захода солнца и ночью происходит, я чувствую, частично из-за возможного охлаждения росы или паров при их опускании и частично из-за испарения, которое одновременно происходит со всех влажных или замерзших тел на открытом воздухе, особенно с тех, на которых осела роса или иней…» ([324], стр. 108, примечание).

Сикс высказал эти предположения в примечании, как не имеющие большого значения; однако они вновь подняли острый вопрос о том, является ли роса причиной холода или наоборот. Вероятно, в то время общее мнение склонялось в пользу первого предположения.

Тем временем Патрик Вильсон завершил разрушение гипотезы об охлаждении за счет испарения. Взвешивая большой противень со снегом, он нашел, что вес его возрастал при накоплении инея в ясную погоду, но уменьшался при облачном небе, когда температура поверхности снега была примерно равна температуре воздуха ([364], стр. 146). Он сравнил температуру снега, песка и ртути и обнаружил, что сухой песок может стать даже холоднее снега, в то время как ртуть была немного холоднее воздуха и слегка покрывалась инеем.

Вильсон совершенно произвольно предложил не менее пяти гипотез об источнике холода: две химические, две физические и одну, после знакомства со статьей Ахарда, электрическую. Он был уверен лишь в том, что образованию инея, независимо от природы поверхности, сопутствует холод, но что некоторые вещества притягивают иней в большей степени. Склонность воздуха выделять иней зависит и от ясного неба.

Никогда еще ни одно явление природы не нуждалось в такой степени в организующей гипотезе. К этому времени под руками был уже материал для объяснения — благодаря открытию не­видимого лучистого тепла. Существование его подозревали уже более века, и оно было установлено с несомненностью приблизительно к 1774 г. Одним из наиболее находчивых экспериментаторов в этой области был Марк Огюст Пикте, профессор в Женеве, который доказал, что не только невидимое тепло отражается и собирается параболическими зеркалами, но также «может быть излучен и холод»; это можно видеть, помещая колбу, набитую снегом, в фокус одного зеркала и шарик термометра в фокус другого. Для объяснения этого последнего эксперимента, который выглядел загадочно, Пьер Прево, тоже уроженец Женевы, создал теорию равновесия лучистого тепла, достигаемого посредством обмена, происходящего непрерывно между телами системы ([279], стр. 314). Это означало не то, что холод излучался на термометр, а то, что термометр излучал тепло на холодную колбу.

Этот блестящий вывод был принят Пикте. Одновременно он проделал систематические наблюдения за вертикальным градиентом температуры до высоты 75 футов, но вопреки тому, что он уже знал об излучении тепла, он объяснял ночную инверсию градиента испарением с земли! ([271], стр. 171).

К этому моменту истории проблема стала чрезвычайно запутанной. Отсутствовало даже единое мнение от том, «падает» ли роса или она конденсируется из воздуха. В Соединенных Штатах Ной Вебстер, знаменитый составитель словарей, в 1791 г. проделал остроумные эксперименты, подтвердившие идею непосредственной конденсации. Джон Дальтон также был убежден в этом ([67], стр. 136—137). Однако, с другой стороны, Люк Говард обдал презрением эту идею в бесцеремонной манере, которая иногда была ему свойственна:

«Что обычное образование росы происходит действительно при опускании воды из атмосферы, а не при выделении пара на предварительно остывших поверхностях, каждый может легко убедиться, наблюдая, как много набирается росы на веществах, которые совершенно не способны отводить требуемое последним эффектом количество калорий» ([176], стр. 352).

Если даже этот фундаментальный пункт был неясен, едва ли можно было ожидать, что кто-то разберется в весьма различном поведении стекла и полированного металла. Были проведены тщательные эксперименты, например, Б. Прево, однофамильцем первого, на этот раз происходившим из Монтобана на юге Франции ([278], стр. 75). Заимствуем у него следующий пример: ме­таллический диск приклеивался на одну сторону большего по размеру листа стекла. Роса иногда осаждалась на металле так же, как и на стекле, но чаще на первом не осаждалась, и при этом «предохранительное свойство» металла распространялось на значительное расстояние вокруг. Более того, если металл был наверху, а роса осаждалась снизу, могло иметься сухое пространство как раз против металлического диска. Но металл не действует подобно щиту (abri); так, если позолоченные бумажки приложить к стеклу, некоторые листки с позолотой наружу, а некоторые — внутрь, то только первые «защитят» стекло от росы. Наблюдения Прево, как ему казалось, установили важный момент— «стекло осуществляет свое притяжение влаги.., прямо сквозь металлы» ([278], стр. 89).

Истинный ключ к тайне был обнаружен очень скоро после этого в классическом труде Румфорда об излучении тел с различными свойствами поверхности ([334], стр. 77—182). Румфорд обнаружил, что полированные металлы излучают много меньше тепла, чем другие вещества при такой же температуре, и что стекло — очень хороший излучатель. (Мы теперь знаем, что снег также очень сильно излучает). Но, странное дело, Румфорд не пожелал принять теорию радиационного равновесия П. Прево и упорствовал в заблуждении, что имеется излучение от холодных тел, которое «генерирует» холод в более теплых телах.

Более значительная потеря тепла одними поверхностями по сравнению с другими была в основном признана всеми, однако идея о невидимой радиации натолкнулась на сильное психологическое сопротивление. Джон Лесли, например, объяснял разницу, предполагая,

«что воздух никогда не вступает в истинное соприкосновение с какой-либо поверхностью, но со стеклом или с бумагой сближается гораздо теснее, чем с полированным металлом, от которого отделяется интервалом по крайней мере в одну пятисотую дюйма» ([217], стр. 20).

Однако к этому времени синтез уже стал возможным. Его осуществил Уильям Чарльз Уэллс, родившийся в 1757 г. в Чарльстоне (штат Южная Каролина). В революцию он оставил Америку и в конце концов обосновался в Лондоне, где имел медицинскую практику. В 1812 г. он с большим терпением занялся изучением росы, хотя его здоровье не очень-то было пригодно для ночных экспериментов.

В августе 1814 г. он опубликовал свой «Очерк о росе» [357], который знаменитый физик Джон Тиндаль назвал «образцом мудрого исследования и ясного изложения».

Уэллс знал о многих предыдущих работах, в частности, о работах Патрика Вильсона и Джеймса Сикса. Но, как он говорит в начале книги, убедился, что их объяснения росы и инея не­правильны. Сначала он полагал, что роса производит наблюдаемое похолодание, но впоследствии он понял, что похолодание должно происходить прежде, чем начала выпадать роса.

В своих количественных опытах он использовал взвешенные пучки шерсти. Помимо этого он повторял многие эксперименты других исследователей, добавив некоторые собственные решаю­щие опыты. Например, он поставил вертикально на газон

«полый цилиндр из обожженной глины высотой в 2 1/2 фута и диаметром в 1 фут. На траве внутри цилиндра помещалось 10 гранов шерсти, на которые при таком расположении, если не было даже слабого ветра, должно было бы выпасть столько же дождя, сколько и на шерсть, расположенную под открытым небом. Однако количество влаги, зарегистрированное шерстью, находившейся в цилиндре, было только чуть больше 2 гранов, в то время как количество воды, собранное 10 гранами шерсти под открытым небом, составляло 16 гран» ([357], стр. 15).

Из этого и из многих других изящных экспериментов он заключил, что «любое уменьшение обзора неба, видимого с исследуемого объекта, уменьшает количество образующейся на нем росы по сравнению с тем, которое бы образовалось, если бы небо было открыто полностью» ([357], стр. 14). И в то же время он был убежден в том, что не дело говорить про росу, будто она «падает».

Когда термометры располагались в различных местах, то там, где росы выпадало больше всего, их показания всегда были наинизшими. В облачные ночи трава была чуть-чуть холоднее или такая же, как воздух, однако внезапное прояснение быстро понижало ее температуру.

Потребовалось бы слишком много места, чтобы описать все остроумные эксперименты Уэллса, но его выводы изложить нетрудно. Охлаждение земной поверхности и тел, на которых со­бирается роса, есть результат излучения в пространство. Излучение происходит постоянно, но оно может быть почти целиком перехвачено облаками. В дневное время его перекрывает излучение солнца, падающее на землю. У Уэллса было чрезвычайно ясное представление о том, что теперь называется радиационным балансом атмосферы.

В совокупности с трудами Прево, Румфорда и Лесли, о которых упоминает Уэллс, гипотеза об излучении, конечно, правильно объясняет небольшое количество росы на полированных металлах, более значительное на мелко раздробленных веществах и т. п.

Уэллс посвятил несколько страниц своей книги разбору идеи о том, что роса «поднимается», т. е. образуется из пара, исходящего от земли и растений. Он особенно подробно обсудил открытие дю Фея, что роса появляется сначала на предметах вблизи земли. Он возражает, что (1) воздух вблизи земли холоднее, что (2) он в меньшей степени подвержен перемешиванию и что (3) он подчас содержит больше влаги, включая и ту, которая поднялась с земли. Он заметил также, что роса, даже обильная роса, может образовываться и там, где земля очень сухая, как в Египте, но он не отрицает, что пар, вышедший из земли, может увеличить количество росы, особенно на траве.

Кроме того, он не соглашается с мнением, будто роса, выпавшая на растения, выделилась из самих растений, аргументируя это тем, что роса столь же хорошо образуется и на сухих расте­ниях, что ее нет в облачные ночи и что на холоде и в темноте растения слабо транспирируют. Он заключает, «что почти вся роса, которая затем образуется на растении, должна происходить из воздуха» ([357], стр. 96).

Уэллс, по-видимому, на самом деле приоткрыл завесу, с чем не были согласны лишь те немногие, которые не верили в ночное излучение. Одним из таких сомневающихся был Георг Вильгельм Мунке, один из редакторов второго издания «Физической энциклопедии» («Physikolischen Worterbuch») Ю. С. Т. Гелера. В обширной статье о росе ([248], стр. 686—708), написанной, ве­роятно, около 1835 г., Мунке обрушивается на теорию Уэллса, а на стр. 699 просто называет ночное излучение «чисто гипотетическим». Для него, как и для многих в то время, трудность состояла в отсутствии вверху материального объекта, к которому земля могла бы излучать. Если бы там имелась масса льда, говорит он, то это было бы ему понятно, но ведь ничего подобного нет. В качестве аргумента против ночного излучения он выдвигает существование «холодных ям» — низких мест, где заморозки бывают чаще, чем на близлежащих возвышенностях (на самом деле туда стекает более холодный и тяжелый воздух). Каким именно образом остывают тела, на которые выпадает роса, Мунке не было ясно; по-видимому, он считал, что тепло может просто исчезнуть (verschwinden).

Но чем дальше, тем больше накапливалось фактов. В 1847 г. один из наиболее выдающихся метеорологов XIX в. Джемс Глэшер занял девяносто семь страниц в «Philosophical Transaction» статьей о ночном излучении, включавшей обширные таблицы ([143], стр. 120—216). Его вклад в проблему росы заключался не только в измерении температуры, но и влажности, в результате чего

«образование росы оказалось зависящим лишь от температуры тел, на которых она оседает, и роса никогда не появлялась на них, пока их температура не опускалась ниже точки росы в этом месте, как было показано наблюдениями с сухим и смоченным [sic!] термометрами, помещенными поблизости» ([143], стр. 126).

В том же году итальянский физик Мачедонио Меллони, впервые применивший термостолбики для измерения радиации, проникся интересом к предмету и написал несколько писем Араго в защиту теории Уэллса. Они были опубликованы в «Comptes Rendus» Парижской академии [239].

Меллони начинает с утверждения, что яростные нападки на теорию продемонстрировали «слепую враждебность» и побудили его разобраться в положении вещей. Не мудрствуя, он поместил термометры в ящики из блестящего металла, а другие в подобные ящики, покрытые сажей, и продемонстрировал необычайное различие в испускании тепла. Затем после небольшого исторического отступления он описал свой решающий эксперимент. Большой жестяной диск он покрасил лишь с одной стороны, на треть его радиуса от центра, тогда как другая его часть осталась блестящей. Был вырезан блестящий жестяной диск меньших размеров, радиусом на 5 мм меньше окрашенной части большого диска, и оба диска были подвешены на проволоках, меньший над большим на расстоянии 5 мм друг от друга. Роса в первую очередь образовалась по окрашенному кольцу, выступавшему из-под верхнего меньшего диска, и распространялась в обе стороны от этой полосы, но главным образом наружу, потому что как только роса выпадала на металл, охлажденный за счет теплопроводности окрашенной полосы, этот покрытый росой металл начинал сильно излучать. Значительная область в центре окрашенного диска оставалась сухой, будучи защищенной верхним диском.

«Однако то, что, вероятно, нельзя было бы предсказать a priori, есть точное воспроизведение этих явлений на полированной нижней поверхности большого диска, повернутой к земле. Сначала роса появляется на этой поверхности на участках, соответствующих небольшому кольцу — краю окрашенного круга, в виде внезапно возникающего белесоватого круга на темном фоне полированного металла, который напоминает изображение в «Дагерротипе». Этот круг становится более ясным и понемногу расширяется. Через некоторое время он достигает внешнего края, но никогда не достигает центральной части, которая продолжает оставаться сухой, сохраняя свой металлический блеск» ([239], стр. 536).

Этот простой и красивый эксперимент полностью опроверг идею, что полированный металл «отталкивает» росу, поскольку он показал, что роса оседала на одном участке поверхности металла и не оседала по соседству на том же диске. Он отверг также идею, что роса образуется в виде капелек, которые либо «падают», либо «поднимаются». Вкупе с опытами, в которых были использованы термометры, было доказано, как полагал Меллони, что роса является «простым» следствием ночного излучения.

Физики и метеорологи, по крайней мере в Великобритании, приняли теорию росы Уэллса как символ веры, более всего благодаря ясному элегантному стилю, которым была написана его книга. Поэтому от Джона Айткена потребовалось немало мужества, когда он утверждал, что Уэллс ошибался, грубо недооценивая вклад пара, пришедшего от земли, и отрицая, что некоторое количество росы на растениях образуется благодаря транспирации ([8], стр. 9—64).

Статья Айткена была весьма убедительна. В результате экспериментов: первого, который помог ему найти, что при образовании росы температура почвы непосредственно под поверхностью выше, чем температура воздуха непосредственно над ней; второго, в котором он помещал вверх дном металлические подносы над короткой травой и над почвой, и третьего, в котором он взвешивал неглубокие лотки с дерном и землей до и после образования росы, — в результате всех этих экспериментов он убедился, что почва за счет испарения теряет влагу даже во время выпадения росы, причем теряет больше, чем приобретает в виде росы. Он полагал — и при этом считал себя правым, — что большая часть влаги, появляющейся в виде росы, действительно поступает из земли.

Кроме того, проведя серию наблюдений и экспериментов, Айткен показал, что «роса» на листьях многих растений может образовываться до того, как они охладятся до точки росы, и что это действительно вода транспирации. Он заметил, что ночью некоторые растения в саду были много более влажными, чем другие, и что влага на них появлялась главным образом в виде капель на краях листьев. Различные части одного и того же растения обнаружили значительные отличия, в зависимости от того, насколько активно они росли.

Айткен потратил много усилий, доказывая, что он не отрицает возможности аккумуляции росы из атмосферы. Так, например, роса на крыше сарая не может иметь другой источник. Он лишь напоминал, что существует более чем один источник росы.

Несколькими годами позже, не ссылаясь на Айткена, Р. Рассел пришел к очень похожим выводам из наблюдений и опытов в общем такого же рода ([303], стр. 210—213). Учтя эти поправки к теории Уэллса, мы вполне можем оставить эту тему. Я, конечно, не исчерпал и доли всей относящейся к этому вопросу литературы, но лишь попытался описать основные превратности, которые претерпела теория росы.