Вот только теперь, когда над чувствами и предрассуждениями публики одержана окончательная победа, Ломоносов приступает к изложению научных проблем своей речи. Их, собственно, три: природа гроз, северных сияний и комет. Как явствует из названия речи, все эти явления Ломоносов считает «от электрической силы происходящими».
Теория грозы, предложенная Ломоносовым в «Слове о явлениях воздушных», по-прежнему показывает в нем убежденного атомиста и сторонника опытной науки, объясняющего подобные явления подобными же причинами: «Двояким искусством электрическая сила в телах возбуждается: трением и теплотою, что физикам довольно известно. Явления и законы, которые электрическою силою, в недре натуры рожденною, производятся, совершенно сходствуют с теми, которые показывают искусством учиненные опыты. Но как натура в произвождении многообразных дел тщива и расточительна, а в причинах их скупа и бережлива, и сверх того, те же и одинакие действия тем же одним причинам приписывать должно, того ради нет сомнения, что натуральной в воздухе электрической силы суть те же причины, то есть трение или теплота, розно или совокупно».
Ломоносов сразу же оговаривается, что не всякое движение воздуха способствует возникновению атмосферного электричества: ветры, например, участия в этом не принимают. Аргументация Ломоносова проста и убедительна: «Когда отягощенные молниею тучи ни случаются, почти всегда ясная и тихая погода пред ними бывает. Вихри и внезапные бурные дыхания, с громом и молниею бывающие, без сомнения от оных туч рождаются. Противным образом, когда стремительные ветров течения целые земли провевают и нередко над одним местом в противоположенные стороны дышат, что по движению облаков познается, тогда должно бы им было между собою пресильно сражаться и тереться, следовательно, в облачную и ветреную погоду блистать молнии, греметь грому или хотя признакам на электрическом указателе являться, если бы сии движения атмосферы были источник происходящей в воздухе электрической силы. Но сие едва когда случается».
В основе ломоносовской теории лежит мысль о вертикальных движениях воздуха как главной причине атмосферного электричества: «...я некоторую благодарность заслужить себе уповаю, когда движения воздуха, о которых, сколько мне известно, нет еще ясного и подробного познания, или, по последней мере, толь обстоятельного истолкования, какого они достойны, когда движения воздуха, к горизонту перпендикулярные, на ясный полдень выведу, которые не токмо гремящей на воздухе электрической силы, но и многих других явлений в атмосфере и вне оной суть источник и начало».
Благодаря погружению верхних слоев воздуха в нижние происходит трение частиц друг о друга, чем и вызывается атмосферное электричество. «Двоякого рода материи, — говорит Ломоносов, — к сему требуются: первое, те, в коих электрическая сила рождается, второе — которые рожденную в себя принимают». Вода более других веществ способна вбирать в себя электричество, а вот порождают его, по мнению Ломоносова, «жирные материи», появляющиеся в воздухе в «великом множестве» от телесных испарений животных и человека, от горения и гниения всевозможных органических соединений. Активное механическое взаимодействие паров этих двух материй и порождает электричество в воздухе: «...жирные шарички горючих паров, которые ради разной природы с водяными слиться не могут и ради безмерной малости к свойствам твердого тела подходят, скорым встречным движением сражаются, трутся, электрическую силу рождают, которая распространяясь по облаку, весь оный занимает».
Если мысль Ломоносова об участии «жирных материй» в образовании атмосферного электричества не получила подтверждения в дальнейшем, то все остальные его соображения оправдались полностью. Прежде всего это касается гипотезы о восходящих и нисходящих потоках воздуха, а также предположение о том, что электричество, «распространяясь по облаку, весь оный занимает», то есть весь объем грозового облака (вплоть до конца XIX века считалось, что туча заряжена лишь по поверхности).
Когда Ломоносов от механизма возникновения атмосферного электричества переходит в своем «Слове» к электрическим разрядам в воздухе (молниям прежде всего), а затем — к способам защиты от них, он вновь становится проповедником. Шумахер, конечно, знал, что делал, предлагая Ломоносову ограничиться публикацией статьи в «Комментариях» Академии — ведь тогда бы и патетический зачин «Слова», и следующее далее страстное обращение к суеверам в рясах были изъяты, и рухнул бы весь просветительский замысел торжественного публичного акта: «Не одни молнии из недра преизобилующия натуры на оную (то есть жизнь человека. — Е. Л.) устремляются, но и многие иные: поветрия, наводнения, трясения земли, бури, которые не меньше нас повреждают, не меньше устрашают. И когда лекарствами от моровой язвы, — плотинами от наводнений, крепкими основаниями от трясения земли и от бурь обороняемся и притом не думаем, якобы мы предерзостным усилованием гневу Божию противились, того ради какую можем мы видеть причину, которая бы нам избавляться от громовых ударов запрещала?.. Посему должно ли тех почитать дерзостными и богопротивными, которые, для общей безопасности, к прославлению Божия величества и премудрости величия дел его в натуре молнии и грома следуют? Никак! Мне кажется, что они еще особливою его щедротою пользуются, получая пребогатое за труды свои мздовоздаяние, то есть толь великих естественных чудес откровение».
Объяснив причину гроз, то есть «явлений воздушных, от электрической силы происходящих» в атмосфере, Ломоносов приступает к рассмотрению других «великих естественных чудес», теперь уже «вне оной», — северных сияний и комет.
Впервые мысль об электрической природе северных сияний Ломоносов высказал еще за два года до того, на одном из заседаний Академического собрания. Почти одновременно с ним на эту тему размышляли Б. Франклин, англичанин Ж. Кэнтон и норвежский священник Э. Понтопидан. Ломоносов был знаком лишь с выводами Франклина, по поводу которых замечал: «Франклинова догадка о северном сиянии... от моей теории весьма разнится».
И вот теперь в «Слове» он эту свою теорию и развивает на основе уже сформулированной теории атмосферного электричества. И опять с опорой на экспериментальный метод («моделирование», как мы говорим теперь, в лабораторных условиях природного явления и на этой основе истолкование его): «Возбужденная электрическая сила в шаре, из которого воздух вытянут, внезапные лучи испускает, которые во мгновение ока исчезают, и в то же почти время новые на их места выскакивают, так что беспрерывное блистание быть кажется. В северном сиянии всполохи или лучи хотя не так скоропостижно происходят по мере пространства всего сияния, однако вид подобный имеют, ибо блистающие столпы северного сияния полосами от поверхности электрической атмосферы в тончайшую или весьма в чистый эфир перпендикулярно почти простираются; не иначе, как в помянутом электрическом шаре от вогнутой круглой поверхности к центру сходящиеся лучи блистают».
