Ломоносов никогда не наблюдал подобных вихрей (в северных морях они не образуются), а вспомнил о них в связи со своей гипотезой происхождения молний. Правда, если бы эта идея была совершенно верна, то смерчи были бы обрамлены сверкающими электрическими разрядами, чего в действительности нет.
И все-таки разряды молний, направленные вертикально, в значительной степени связаны с восходящими и нисходящими потоками воздуха. Из схемы, предложенной Ломоносовым, видно, что перед высокими преградами возникают вихри, направленные вверх и вниз. Не потому ли молнии наиболее часто направлены на высокие предметы?
Чтобы объяснить яркую вспышку молнии, Ломоносов предположил, что при этом электрическая сила воспламеняет горючие частички, витающие в воздухе. Это ошибочное объяснение наводит на вполне современные мысли.
Как известно, в воздухе летом находится огромное количество пыльцы и спор растений, тонких гумусовых частиц. Все они электрически активны. Причудливые зигзаги молний могут, на мой взгляд, объясняться тем, что именно через скопления таких частиц проходят электрические разряды.
Михаил Васильевич высказал наиболее вероятную — на том уровне знаний — гипотезу. И добавил: дело не только в познании причин появления «гремящей на воздухе электрической силы». Более важно учитывать существование вертикальных потоков в атмосфере, о которых «нет еще ясного и подробного познания, или, по последней мере, толь обстоятельного истолкования, какого они достойны».
…Принцип «разделяй и властвуй» успешно реализуется в технической деятельности человека, а также в экспериментах физики и химии, призванных выяснить какую-то определенную природную закономерность. Чтобы властвовать над природой этого вполне достаточно.
Но чтобы с ней сотрудничать, учитывая ее потребности, а не только свои, требуется осмысливать явления земной природы во взаимосвязях, а не порознь. Из этого интуитивно исходил Ломоносова как натуралист по принципу «познай в единстве»! Такой взгляд на мир наиболее плодотворен при изучении живых организмов, включая биосферу, объединяющую воздушную, водную и каменную оболочки планеты вместе с животными, растениями, простейшими, бактериями.
Рассуждая об электрических явлениях в атмосфере, Ломоносов открыл не только вертикальные движения воздуха. Его мысль не остановилась на этом. В результате им было сделано крупное открытие, которое до последнего времени остается незамеченным специалистами, историками науки. Вот уж по-истине неведомый Ломоносов!
В «Слове о явлениях воздушных» он припомнил случаи наступления зимних потеплений и резких похолоданий, ссылаясь на свои наблюдения и сведения о погоде в Европе. Привел пример Британии, где морские ветры определяют мягкие, сравнительно теплые зимы; и на Камчатке нет тех морозов, которые бывают западнее в Сибири на тех же широтах.
Он сделал вывод: «Оттепели почти всегда с дыханием и скорым стремлением ветра в пасмурную погоду случаются; мороз, напротив того, после утихнувших ветров с ясностию неба жестокость свою показывать начинает».
Странно, что на эту особенность никто не обратил внимания. Действительно, почему зимой при безветренной ясной погоде внезапно наступают холода? Ломоносов высказал гипотезу: причина в нисходящих потоках холодного воздуха. Откуда он поступает к земле? Из «средней части атмосферы», где «не весьма высоко над головами нашими надстоит всегда сильной зимы строгость». Об этом свидетельствуют, в частности, нетающие снега и льды на вершинах высоких гор.
Он полагал, что, когда зимой замерзает земная поверхность, она охлаждается из-за отсутствия притока тепла из глубоких недр. (Мнение ошибочное: энергию нам поставляют почти исключительно солнечные лучи; это выяснилось только в XX веке.) Однако град бывает летом, в теплую, а то и жаркую погоду. Почему?
Ломоносов сослался на свои наблюдения за строением градинок. Они состоят из снежного ядра, покрытого «ледяной скорлупою». Эта оболочка образовалась во время быстрого падения, а это возможно лишь при «ужасном морозе». Он предположил: температура воздуха на большой высоте примерно соответствует самым низким зимним температурам в Центральной Сибири. И это — его замечательная догадка.
Делая расчеты плотности воздуха при разных температурах на разных высотах, он доказал, что временами должна возникать неустойчивость атмосферы. Тогда ее средний охлажденный и более тяжелый слой опускается вниз, вытесняя вверх нижний теплый, более легкий слой. Сходное явление должно происходить и летом. Поэтому перед грозой обычно затихает ветер и становится холоднее.
Идея Ломоносова великолепна! Он подчеркнул: чем сильней в летний зной нагревается земля, тем выше поднимаются потоки нагретого воздуха. Они попадают в среднюю морозную атмосферу, «сгущаются», капли воды замерзают и начинают падение, по ходу намораживая «ледяную скорлупу». Кстати, отметим, что именно сильными вертикальными движениями воздуха объясняются форма кучевых облаков, их мощность и склонность к шквалам и градопадам.
Ломоносов утверждал: «Лютая зима беспрестанно господствует недалече над нашими головами» (так писал он в работе «О слоях земных»). Упоминал он и о подземных льдах, или, как мы сейчас говорим, зоне вечной или многолетней мерзлоты, причины образования которой связывал прежде всего с климатическими и тектоническими факторами. Указывал на закономерности распространения на земной поверхности льдов наземных и морских.
О том, что с подъемом на горы становится все холоднее, а на определенных высотах даже летом температура ниже порога замерзания воды, знали, конечно, задолго до Ломоносова. Но только он догадался о существовании особой оболочки Земли, в которой вода находится преимущественно в твердой фазе (в виде снега и льда) как единое целое: «Так что тут зима, где морозный слой атмосферы до земли досягает».
Даже такой крупнейший историк науки, как В.И. Вернадский, посвятивший несколько статей творчеству Ломоносова, не обратил внимания йа это его открытие. Владимир Иванович полагал, что только в работах польского исследователя А. Добровольского в 1924 году «впервые твердая фаза (воды. —Р. Б.) охвачена как закономерная часть строения земной коры, как криосфера».
В действительности первенство принадлежит М.В. Ломоносову. Он не употреблял красивого термина «криосфера», но с гениальной прозорливостью и четкостью высказал мысль о единой «морозной» оболочке планеты. Она захватывает верхи земной коры только в регионах, прилегающих к Северному и Южному полюсам.
Сочетание научной мысли и поэтического воображения позволило ему сделать замечательное открытие. Кажущаяся простота его рассуждений и естественность вывода создают впечатление очевидности. Но ведь он предвосхитил мысль, к которой заново пришли ученые только в XX веке, да и то после вертикального зондирования атмосферы и высотных полетов на аэростатах и аэропланах.
