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.

Нужно… представить себе, что бесконечный мир состоит из одних только-этих бесконечных атомов, очень плотных, очень простых и совершенно не поддающихся разложению.

Сирано де-Бержерак. «Иной свет, или Государства и Империи Луны»

В химико-метеорологическом храме, описанном в предыдущей главе, был один неверующий, которого обычно считали химиком. Джон Дальтон писал [67] в 1793 г.:

«Факты показывают, по-видимому, что испарение и конденсация не являются эффектами химического характера, а что водяной пар всегда существует в виде жидкости [fluid sui generis], рассеянной среди прочих флюидов воздуха».

Дальтон был крестьянином из Камберленда с весьма незначительным формальным образованием, однако он стал членом нескольких известнейших научных обществ и умер знаменитостью. Определить его настоящее место в истории науки я предоставляю другим. Здесь мы коснемся его идей в отношении водяного пара и влияния их на теории дождя. Прежде всего следует отметить, что он изучал метеорологию раньше, чем стал мыслить как химик, и, по-видимому, даже к своей атомной теории он подошел благодаря размышлению о свойствах атмосферы ([147], стр. 75 и далее).

В 1786 г. Джозеф Пристли писал:

«… если две любые составные части воздуха, с сильно различающимися удельными весами и не имеющие оснований для взаимодействия друг с другом, смешать вместе в одном сосуде, в покое они никогда не разделятся, а останутся равномерно проникающими друг в друга» ([280], стр. 390).

Семь лет спустя Дальтон упомянул об этом утверждении и сделал правильное предположение, что вариации содержания влажности в нижней атмосфере могут изменить средний удельный вес столба воздуха и показания барометра и что при этом не требуется предположения об изменении высоты атмосферы.

Ж. А. Делюк в 1786 г. также писал о зависимости максимума количества водяного пара от температуры и добавлял:

«Этот максимум водяного пара безусловно одинаков в любом месте, есть ли там воздух или нет его. На это нам указывает эксперимент. Отсюда мы видим, что минимальное расстояние между частицами пара, которое определяет его максимальную плотность, зависит только от собственно пара, независимо от флюидов воздуха, смешанных с ним» ([90], стр. 12).

Невозможно установить, заглядывал ли Дальтон когда-либо в «Мысли о метеорологии» Делюка или хотя бы в более раннюю его работу — «Исследования о модификациях атмосферы», хотя он и отмечает в предисловии к первому изданию своих «Observations and essays», что он только что видел большую статью об «Исследованиях» в одном старом номере «Monthly Review». В любом случае в 90-х годах он, очевидно, усиленно размышлял о паре, а также экспериментировал с ним, поскольку на трех заседаниях Манчестерского Литературного и философского общества — 2, 16 и 30 октября 1801 г. — он зачитал длинную статью, которая вызывала споры и неправильные толкования в течение более чем шестидесяти лет [68].

Нас здесь интересует главным образом первая часть статьи. Мы приведем четыре «закона» Дальтона именно в том виде, в каком они им были там записаны:

«1. Когда две упругие жидкости, обозначенные А и Б, смешаны друг с другом, между их частицами нет взаимного отталкивания; т. е. частицы А не отталкивают частицы В таким образом, как они отталкивают друг друга. Следовательно, давление или полная нагрузка на любую частицу является результатом действия частиц, относящихся только к этому виду.

2. Сила пара всех жидкостей одинакова, при равных отклонениях вверх или вниз относительно тех температур, при которых они кипят на открытом воздухе; и эта сила неизменна при любом давлении посторонней упругой жидкости или в вакууме. Таким образом, сила водяного пара при 212° равна 30 дюймам рт. ст.; при уменьшении на 30°, т. е. при 182°,— вдвое меньше, а при увеличении на 40°, т. е. при 252°, сила удваивается; подобным же образом пар серного эфира, который кипит при 102°, обладает при этом силой в 30 дюймов рт. ст., при понижении температуры на 30° сила уменьшается вдвое, а при возрастании ее на 40° удваивается. Так же обстоит дело и в других жидкостях. Более того, водяной пар, помещенный в торричеллиеву пустоту, при 60° имеет силу, равную примерна 1/2 дюйма рт. ст., а вода при той же температуре, соприкасающаяся с совершенно сухим воздухом, увеличивает упругость его как раз на такую же величину.

3. Количество какой-либо жидкости, испарившейся на открытом воздухе, пропорционально силе ее пара при данной температуре при прочих неизменных обстоятельствах.

4. Все упругие флюиды несколько расширяются при нагревании; и это расширение очень близко по своему характеру к равномерному расширению ртути — по крайней мере от 32 до-212°. Представляется возможным, что расширение каждой частицы жидкости или сферы ее влияния непосредственно определяется количеством поглощенного ею тепла, а следовательно,, расширение жидкости пропорционально кубу температуры, отсчитываемой от точки полного его отсутствия» ([68], стр. 536).

Это тяжелая расплата за недостаточно точный эксперимент. Не все эти законы относятся к нашему предмету. Первая часть второго закона ошибочна; Дальтон здесь обобщает наугад опыты, сделанные только с двумя жидкостями. Вторая часть этого закона, как мы видели, была совершенно ясно установлена Делюком. Третий закон не был достаточно обоснован. Четвертый был очень важен, и в том же году Луи Жозеф Гей-Люссак дал ему гораздо лучшее экспериментальное доказательство ([137], стр. 137). Гей-Люссак обнаружил, что воздух, водород, кислород и азот обладают одинаковым, с точностью до нескольких тысячных долей, расширением. Он дал критический обзор, в котором отметил, что главный источник ошибок при таких экспериментах — это присутствие жидкостей или летучих твердых веществ в приборе. Он установил также, что физик Ж. А. К. Шарль еще за пятнадцать лет до этого проделал эксперименты с кислородом, азотом, водородом, углекислым газом и воздухом и получил подобные же результаты, но не опубликовал их. Благодаря Гей-Люссаку закон температурного расширения газов часто называется законом Шарля.

До сих пор я ссылался, конечно, лишь на первый вывод Дальтона в параграфе 4. Все последующее в нем довольно удивительно: здесь Дальтон безрассудно фантазирует, причем надо заметить, что понятие «сферы влияния» частицы едва ли совместимо с первым законом, к которому мы собираемся теперь обратиться.

При объяснении закона парциального давления Дальтон помнит, что существуют два взгляда на состав воздуха: что оба газа просто смешаны друг с другом и что они находятся в химическом соединении. Он говорит, что если газы смешаны, то почему бы им не разделиться за счет опускания более тяжелого? А если они химически соединены, то почему они не образуют «азотнокислый газ»? Он сумел преодолеть эти трудности благодаря своей теории.

Дальтон основывает ее на двух предположениях, принятых как аксиомы. Первое — это закон Бойля, хотя он и не упоминает имени его автора. Второе — то, что «однородные упругие жидкости состоят из частиц, отталкивающих друг друга с силой, уменьшающейся пропорционально увеличению расстояния их центров друг от друга» ([68], стр. 542). При этом он ссылается на Ньютоновские «Начала», кн. II, предл. 23, и, по-видимому, считает доказанным, что газ на самом деле имеет такую структуру.

Ознакомься он до конца с «Поучением» к этому предложению, он бы обнаружил, что Ньютон прямо отрицает наличие каких-либо сведений по этому вопросу. Здесь нет неправильной интерпретации, так как шестью годами позже Дальтон заявил [72]:

«Ньютон из явлений сгущения и разрежения показал, что упругие жидкости составлены из частиц, отталкивающих друг друга с силами, которые возрастают прямо пропорционально уменьшению расстояния между их центрами; другими словами, сила обратно пропорциональна расстоянию. Этот вывод годен, пока законы упругих жидкостей остаются в силе.

Достойно сожаления, что все пытавшиеся рассуждать или теоретизировать относительно строения упругих жидкостей не утруждали себя глубоким знакомством с этим непреложным Законом и применением его всякий раз, когда они выступали с каким-либо новым начинанием!»

Что было действительно достойно сожаления, так это то, что те, которые грелись в лучах ньютоновского гения, должно быть, даже не удосужились прочитать внимательно его труды, чтобы до конца постичь всю его глубину!

По-видимому, несколько позднее Дальтон вновь обратился к этой теме. Около 1826 г. он уже ясно представлял, что Ньютон не утверждал, будто газы должны состоять из взаимноотталкивающихся частиц ([73], стр. 174).

Но вернемся к 1802 г. Допуская такое отталкивание, Дальтон исследовал возможность его существования в смешанных газах и рассмотрел четыре таких возможности. 1. Частицы данного ви­да могут отталкивать другие частицы с такой же силой, с какой они отталкивают друг друга. Но если это так, говорит он, то они бы разделились в соответствии с их удельными весами. 2. Частицы данного вида могут отталкивать другие частицы с силой, большей или меньшей, чем та, с которой эти частицы взаимодействуют друг с другом. Эта гипотеза наталкивается на те же возражения. 3. Имеется химическое сродство; с этим трудно согласиться, поскольку оно всегда приводит к изменению состояния или объема или и того, и другого. 4. Частицы одного газа могут быть совершенно нейтральны, или неупруги, по отношению ко всяким иным частицам. В последнем случае, утверждает он, каждая упругая жидкость заполнит все пространство и ее парциальное давление будет пропорционально ее относительному количеству в объеме.

Дальтон был, очевидно, воодушевлен этой последней идеей. Если признать эту гипотезу, говорит он,

«исчезают все трудности и все факты оказываются простым и непреложным ее следствием. Атмосфера или, точнее, составные части атмосферы могут существовать совместно в смеси не­зависимо от их удельных весов и не оказывая давления друг на друга. Кислородный газ, азотный газ, водородный газ, углекислый газ, водяной пар и, вероятно, несколько других упругих флюидов могут существовать вместе при любом давлении и любой температуре, причем каждый из них (как бы парадоксально это ни казалось) целиком занимает пространство, отведенное им всем. Пространство, заключающее их, сравнительно мало отличается от вакуума, настолько упругие флюиды разрежены» ([68], стр. 545).

Теперь-то мы, конечно, знаем, что гипотеза о независимости различных газов была излишней. Дальтон также мог понять это, если бы он читал «Гидродинамику» Даниеля Бернулли [35]. Од­нако никто из его современников не обратил внимания на «Гидродинамику». То, что создавал Дальтон, можно было назвать статической теорией газов, в отличие от кинетической теории, введенной Бернулли и развитой — точнее говоря, открытой вновь — лишь в XIX в. Собственно, дальтоновская формулировка не могла причинить ущерба метеорологии. Но одно следствие, почерпнутое из нее, создало большую путаницу. Оно касалось испарения воды.

Если удалить все другие газы, кроме водяного пара, пишет Дальтон,

«из небольшой примеси получилась бы водная атмосфера, потому что она и так существует повсеместно, близкая к наиболее плотной, допускаемой соответствующей температурой; испарение воды в этом случае осталось бы, по существу, таким же, оно лишь заканчивалось бы за меньшее время. Короче говоря, представление о том, что давление препятствует испарению жидкостей, современными философами принимаемое как аксиома, было источником стольких ошибок и недоразумений, как никакое другое необоснованное мнение» ([68], стр. 548).

Значительно далее в этой же большой статье он говорит, что

«воздух затрудняет испарение «по причине vis inertial» частиц воздуха, и она подобна тому сопротивлению, которое встречает поток воды, струящийся среди камней» ([68], стр. 581).

Наиболее удивительно, что он не понял то, что отстаивал: а именно утверждения, что вся атмосфера «повсеместно» почти насыщена. Чем же тогда вызвана сухая или влажная погода? Здесь он был виноват либо в сбивчивом мышлении, либо в небрежном изложении, которые несомненно ничуть не уменьшили общее количество «ошибок и недоразумений» в этом трудном вопросе. В следующем году он причинил еще больший ущерб, написав:

«Согласно моему принципу, плотность водной атмосферы на любой высоте совершенно не зависит от плотности составляющих воздуха и может быть вычислена по плотности пара у земной поверхности и его удельному весу; точно так же, как мы можем определить плотность кислородной или азотной атмосфер или атмосферы из водорода на любой выбранной высоте на основании аналогичных данных» ([70], стр. 119).

Удивительная вещь: противоречивость всего этого как бы исчезла из поля зрения на некоторое время, тогда как его теория получила широкую известность и признание. Правда, эта теория была сразу раскритикована приверженцами теории испарения как «растворения» и как раз приведенная выше цитата непосредственно взята из ответа одному из них — Ричарду Кирвану ([192], стр. 143, 251). Теория подверглась нападкам и со стороны тех, кто, подобно знаменитому химику Томасу Томсону, полагал, что воздух является соединением ([335], т. III, стр. 269). Дальтон ответил Томсону в «Nicholson’s Journal» ([69], стр. 267). выражая сожаление по поводу того, что был понят неправильно.

Те, кто полагал, что воздух является химическим соединением, получили желанную поддержку в 1804 г. от человека, который несомненно не думал этого. 16 сентября этого года Гей-Люссак во имя науки осуществил удивительный и, вероятно, рискованный подъем на воздушном шаре, достигнув высоты 6636 метров. Анализы воздуха, взятого у земли и с наибольшей высоты полета, дали в точности одинаковую концентрацию кислорода: 21,49% ([138], стр. 454).

Насколько я знаю, первым человеком, заявившим, что представления Дальтона о смешанных газах не вытекают из опытов самого Дальтона, был неудачник Г. Ф. Паррот, оказавшийся на сей раз правым ([265], стр. 82). Однако никто на это не обратил внимания, за исключением, возможно, самого Дальтона, который в 1805 г. сообщил об экспериментах с двумя сосудами и длинной стеклянной трубкой для демонстрации диффузии газов против силы тяжести ([71], стр. 259). Он использовал полученные данные для объяснения результатов экспериментов Пристли 1783 г. с пористой ретортой. Но теория Дальтона все еще не имела теоретической базы, и в 1807 г. Дж. Г. Траллес возразил, что диффузия газов друг в друга—просто следствие того, что они не заполняют все имеющееся пространство, и не свидетельствуют в пользу упомянутой теории ([341], стр. 400). Он также противопоставил почти мгновенное заполнение газом пустого пространства медленной диффузии газов друг в друга и противопоставил теории Дальтона наблюдения Гей-Люссака на воздушном шаре.

Другая примечательная трудность возникла из акустической теории. Еще Ньютон показал, что скорость звука в газе изменяется прямо пропорционально корню квадратному из давления и обратно пропорционально корню из плотности. Отсюда следовало ([34], стр. 165), что если дальтоновская теория независимых атмосфер верна, то мы должны слышать несколько звуков от одного удаленного взрыва и несколько тонов одновременно в духовом инструменте. Вес этого довода ослаблялся тем фактом, что ньютоновская формула давала неправильную величину скорости звука. Однако в 1816 г., после того как Лаплас исправил теорию Ньютона, учтя, что разрежения и сжатия в звуковой волне являются адиабатическими ([207], стр. 238), было получено удовлетворительное согласие с экспериментом.

Как раз в это время кинетическая теория газов, которая на долгое время была законсервирована в виде, приданном ей в «Гидродинамике» Бернулли, возродилась, хотя и обратила на себя при этом почти столь же мало внимания, как и при первом рождении. Совершенно независимо от Бернулли Джон Херепат между 1816 и 1821 гг. опубликовал ряд статей в «Annals of Philosophy», где он установил закон идеальных газов и дал простые объяснения диффузии, изменениям состояния и свойствам звука. Его статьи не были приняты Королевским обществом главным образом из-за противодействия Хэмфри Дэви, в то время президента Общества. Они оставались в забвении до 1848 г., когда Дж. П. Джоуль обратил на них внимание. Между тем теория Дальтона вошла в учебники, например, в книгу Джона Фредерика Даниэля «Meteorological essays and observations» ([77], стр. 72), хотя Даниэль совершенно ясно понимал, что количество водяного пара на той или иной высоте должно быть ограничено температурой.

Сам Дальтон в 1826 г. вернулся к этой теме, показав с помощью мысленного, хотя и не очень понятного эксперимента, что количество отдельных газов в атмосфере должно уменьшаться с высотой весьма различным образом. Однако затем он признал, что все сказанное применимо к покоящейся атмосфере, и выразил сомнение по поводу возможности теоретического описания состава реальной, всегда движущейся атмосферы ([73], стр. 174). Как мы увидим в главе VIII, этот скептицизм не оправдался. В 1837 г. Дальтон опубликовал продолжение этой статьи, где детально перечислил опыты, проведенные между 1824 и 1835 гг. для выяснения состава воздуха на различных высотах ([74], стр. 347). Они обнаружили лишь небольшие вариации, которые вполне можно было приписать ошибке эксперимента. Статья эта содержала следующее заключение:

«Кажется, однако, что диспропорция двух элементов [кислорода и азота] на различных высотах ни в коей степени не больше, чем этого требует теория, а следовательно, мы должны заклю­чить, что непрерывное перемешивание атмосферы течениями и противотечениями достаточно для поддержания почти неизменной смеси на доступных нам различных высотах» ([74], стр.356).

Учитывая это, а также возражения против его теории, настаивать на ней было просто упрямством. Он, действительно, мог устать от этого: так, в 1834 г., дословно переиздав свои «Meteorological observations and essays» 1793 г., он добавил только «Приложение ко второму изданию». В нем в порядке критики он бегло упомянул о «другом исследовании», в котором показано, что «один газ [есть] как бы вакуум по отношению к другому при их взаимодиффузии» ([75], стр. 211).

Незадолго до смерти он сформулировал теорию смешанных газов в модифицированном виде:

«1. Диффузия газа в любой другой осуществляется благодаря отталкиванию, которое присуще однородным частицам, или тому влиянию, которое всегда производит расширение газа.

2. Когда между двумя или многими газами устанавливается равновесие, упругая энергия действия каждого на поверхность сосуда или на любую жидкость в точности такая же, как если бы все пространство занимал только один газ, а все остальные были удалены» ([75], стр. 191).

Читатель может заметить, что первый параграф стал исходным для кинетической теории газов.

Тем временем теория Дальтона продолжала порождать множество споров. Ю. Ф. Бенценберг, усвоив эту теорию, посвятил ее защите в 1830 г. объемистую книгу [33]. В ней он выражал свою уверенность, что, подобно Копернику и Харвею, Дальтона со временем ожидает триумф. Специальностью Бенценберга была барометрическая гипсометрия, и он применил теорию Дальтона к некоторым старым наблюдениям Д’Обюиссона (1809 г.) и Соссюра (1787 г.), утверждая, что благодаря ей их результаты совпали с высотами, определенными тригонометрически. Совпадение было слишком точным, чтобы быть убедительным, и интересно лишь постольку, поскольку благодаря ему грозный Карл Фридрих Гаусс почуял неладное. Он рецензировал книгу в «Gottingenische gelehrte Anzeigen» ([136], стр. 1945)*, показав сначала, что вычисления Бенценберга ошибочны и должны в действительности приводить к разнице противоположного знака, а затем продемонстрировал, что точность метода в целом далеко недостаточна для суждения о теории Дальтона, в которую Гаусс несомненно не верил.

Таким же неверующим был способный шотландский химик Томас Грэхэм, который в 1834 г. установил законы диффузии и взаимообмена газов через пористую перегородку. Он обнаружил, что многочисленные опыты с разными газами противоречат теории Дальтона ([145], стр. 222).

Хотя после всего этого теория захирела, но она не умерла и все еще продолжала тревожить метеорологов и даже астрономов. В подробном исследовании об астрономической рефракции Ж. Б. Био показал на численном примере, что если принять давление пара постоянной долей общего давления на всех высотах и если не считать воздух у поверхности чрезвычайно сухим, то при подъеме вскоре были бы получены нереальные величины рефракции ([39], стр. 29). Рассуждения такого рода появлялись и во второй четверти века, и кульминационным пунктом их явилась блестящая статья подполковника Ричарда Стрэчи, который, рассмотрев как наблюдения Джозефа Хукера в Гималаях, так и некоторые свои собственные, установил, что давление пара на высоте 18 000 футов составляет только около четверти того, которое получилось бы из теории Дальтона, и что, если исходить из неизменности пропорции пара, точка росы при подъеме стала бы вскоре выше, чем температура ([330], стр. 182). Его основные заключения были превосходно сформулированы:

«Мы можем поэтому сделать общее заключение, что известное уменьшение температуры в атмосфере несовместимо с существованием в верхних слоях таких больших количеств водяного пара, как того требует в этом случае теория; и, следовательно, упругости водяных паров, наблюдаемые у поверхности, не сбалансированы и не обусловлены давлением пара в более высоких частях атмосферы и не зависят от него (так, как собственно барометрическое давление зависит от веса всего находящегося выше столба воздуха), то есть последнее недостаточно для объяснения первых. Для того чтобы на самом деле могла существовать независимая атмосфера водяного пара, потребовалось бы падение температуры воздуха около 1° на 1500 футов или менее четверти того, что наблюдается в действительности. Из этого будет также следовать, что, поскольку упругость водяных паров в какой-либо точке превышает сумму всех давлений водяного пара над ней, она должна быть частично обусловлена действием частиц воздуха, которые должны, следовательно, давить на пар, вопреки предположению, из которого мы исходили» ([330]. стр. 185).

Директор Мюнхенской обсерватории Иоганн фон Ламонт написал серию статей по этому вопросу в период с 1860 по 1864 г. ([204], стр. 181; [205], стр. ПО; [206], стр. 439). Комбинируя результаты метеорологических наблюдений со своими собственными лабораторными экспериментами, он установил то же, что и Стрэчи, но подчеркнул при этом, что нет оснований для допущения, что водяной пар всегда успевает прийти в состояние равновесия в присутствии воздуха. Показания гигрометра в любом данном месте описывают не более чем локальную влажность воздуха и ни в коей мере не распределение водяного пара по вертикали. Статьи Ламонта, как немецкие, так и английские, были не очень вразумительны, но они были ценны тем, что привлекли внимание к кинетическим свойствам материи.

За этим последовало забавное событие. Завязкой послужил раздраженный выпад Дж. К. Блоксхэма против Ламонта ([41], стр. 362), — выпад, вызванный, очевидно, патриотическими мотивами и показавший лишь то, что его автор не понял цели возражений Ламонта.

Королевский астроном Джордж Бидделл Эри, очевидно, по просьбе издателя — Ламонт был астрономом — попытался загладить неловкость ([5], стр. 365). Сомнительно, представлял ли он до конца, сколь была пуста эта суета, однако в конце он сделал одно полезное замечание:

«… поскольку гигрометр показывает большую плотность пара у земли, было предположено, что плотность пара в любом выше лежащем слое можно вычислить по этой нижней плотности по тому же закону, как если бы пар был единственным газом над землей, рассеиваясь по обычным законам газов [т. е. диффузии]. Я не знаю, выразил ли кто-либо из авторов этот закон в столь общем виде, в каком я его сформулировал; но я знаю, что некоторые вплотную подошли к нему, и я нисколько не сомневаюсь, что им руководствуются молчаливо многие метеорологи» ([57] стр. 366).

Бедный Блоксхэм отступил, и притом гораздо более дипломатично ([42], стр. 41), сказав, что понимает, что верхние слои могут быть очень влажными при сухих ниже лежащих и наоборот, но он не желал критиковать Дальтона.

«Насколько я понимаю, было бы, однако, грубой ошибкой допустить, что закон Дальтона в том виде, в каком его трактуют английские метеорологи, ложен» ([42], стр. 44). Мне почти стыдно говорить, что в этой же статье Блоксхэм предположил существование «электрического управления» (control) «вязкостью водяного пара». В своем заключении [206] Ламонт еще раз подчеркивает, что для метеорологии не безразлично, считаются или не считаются атмосферы воздуха и водяного пара независимыми друг от друга.

Однако теория Дальтона, хотя и была покалечена, не умерла окончательно: в 1874 г. знаменитый австрийский метеоролог Ю. Ханн — директор Центрального института метеорологии и геодинамики в Вене — счел необходимым цитировать возражения Стрэчи и Ламонта ([160], стр. 193—200). Он тоже использовал наблюдения в Гималаях, в Армении, на Тенериффе и в Альпах, так же как и наблюдения Уэлша и Глэшера при полетах на воздушных шарах. Он установил эмпирическую формулу, связывавшую давление пара с высотой, которая весьма близко соответствовала результатам Стрэчи. Нам нет необходимости касаться этой формулы, но одно из ее следствий представляет большой интерес. Оказывается — как и отмечал Стрэчи, — что 9/10 всего водяного пара в атмосфере находятся ниже 20 000 футов и, следовательно, высокие горные цепи образуют надежную преграду для переноса пара.

Пока некоторые английские метеорологи ошибочно защищали Дальтона, физики и математики Великобритании и других стран усердно трудились в своих лабораториях и за своими письмен­ными столами. Были сделаны многочисленные определения максимума давления водяного пара как функции температуры, со все возрастающей точностью: от Шмидта ([314], стр. 251) и Дальтона ([68], стр. 535) до превосходных исследований Анри Виктора Реньо, которые оставались непреложными многие годы ([288], стр. 1120, 1220). Очень скоро, как бы ради забавы, математики стали изобретать интерполяционные формулы для этой функции. Ю. Зольднер был одним из первых, кому это удалось ([325], стр. 44), а в 1833 г. Эген ([116], стр. 9) смог привести уже двадцать девять таких формул, добавив четыре своих собственных.

Было предположено, что присутствие воздуха не влияет на максимум давления водяного пара, но в 1854 г. Реньо усомнился в этом утверждении ([289], стр. 301, 345, 397). Во всех его де­вяносто одном опыте давление насыщающих паров в воздухе оказывалось несколько меньше, чем в вакууме. Что меня заинтересовало в этой работе, так это то, что Реньо относился к «закону Дальтона» просто как к закону сложения давлений пара и газа, не делая каких-либо предположений о независимости молекул ([289], стр. 397). Великий экспериментатор несомненно изумился бы, если бы узнал обо всех спорах об этом законе, происходивших далеко внизу, ниже его Олимпа.

Выше мы упоминали, что Джон Херепат безуспешно пытался заинтересовать ученых кинетической теорией газов. В 1828 г. Роберт Броун открыл беспрестанное беспорядочное движение очень маленьких частиц в жидкости, которое затем было названо броуновским движением. В 1851 г. Джеймс Прескотт Джоуль, более известный своим определением механического эквивалента тепла, показал приближенно, что закон Бойля согласуется с гипотезой, согласно которой газы состоят из частиц, летающих по всем направлениям с большими скоростями ([187], стр. 107). Это доказательство было несколько уточнено А. Кренигом пятью годами позже ([197], стр. 315), а в 1857 г. Р. Дж. Е. Клаузиус ([58], стр. 353) впервые отчетливо изложил кинетическую теорию газов, приняв во внимание перемещение, вращение и колебания молекул. Для нас еще важнее, что им была создана также кинетическая теория испарения. Он пришел к заключению, что молекулы обладают определенной средней скоростью, но среди них есть более быстрые и более медленные; молекулы, обладающие большой энергией, могут покинуть поверхность жидкости и вылететь в пространство над ней. Любая частица, ударяющаяся о жидкость, вновь возвращается в нее. Испарение продолжается до тех пор, пока число частиц, покидающих жидкость, не сравняется с числом возвращающихся частиц, и, чем выше температура, тем больше будет их в пространстве в любой момент.

В последующие годы XIX в. кинетическая теория была усовершенствована многими учеными. В 1886 г. У. Феррель счел возможным написать в официальном отчете [125], что он может дать законченное объяснение явлению парциального давления, корректно описанному Дальтоном, но неправильно им объясненному. По словам Ферреля, Дальтон был неправ в двух пунктах: относительно скорости, с какой происходит распределение газов в смеси, и относительно причины этого явления. Первая ошибка Дальтона мешала ему понять, что атмосфера никогда не может даже близко находиться к такому состоянию равновесия.