И он не считал себя вправе отказать кому-нибудь в помощи. Помогать русской физике крепнуть, становиться на ноги, творить, — он считал своим святым долгом. Радостным долгом, не менее важным, чем его собственные научные исследования.
Всю осень он никак не мог выкроить время для себя. И только поздней зимой он снова приступил к исследованию актино-электрических явлений.
Исследователи хорошо подготовились к возобновлению работы. Месяцы, когда Столетов был вынужден оторваться от нее, Иван Филиппович посвятил усовершенствованию воздушного насоса. Переконструированный им насос стал работать очень быстро. Появилась возможность получить значительно более высокие разрежения, чем раньше. Насос он снабдил очень точным манометром, который мог мерить самое незначительное давление.
Исследователи несколько усовершенствовали и самую установку, сконструировали более надежный контрольный конденсатор.
Снова начались измерения.
Снова Столетов замечает, как ток, вначале вырастая, с уменьшением давления, при некотором критическом давлении, достигает наибольшего значения, а потом начинает спадать.
Но, как и прежде, он никогда не спадает до нуля, хотя теперь удается выкачивать воздух из прибора куда основательнее, чем раньше.
Насос Усагина доводит разрежение до 0,002 мм ртутного столба — давление становится в миллион раз слабее атмосферного! В коробке прибора практически уже совсем не остается воздуха, а ток все же идет.
Новое, удивительное явление предстает перед Столетовым. И тем обиднее, что он не может уделить достаточно времени опытам.
Чтобы иметь побольше свободного времени, Столетов решается уйти с поста председателя физического отделения Общества любителей естествознания и директора отдела прикладной физики Политехнического музея.
3 февраля 1889 года, выступив на заседании отделения с очередным сообщением о своих опытах, Столетов затем обращается к членам общества с просьбой освободить его от обязанностей председателя и директора.
Он указывает на то, что он уже четвертое двухлетие занимает эти посты.
Следом берут слово профессора Тимирязев, Церасский и Жуковский. Они просят Столетова не оставлять руководства физическим отделением. Они убеждают его еще раз обдумать свое решение. Услышав от Столетова, что его решение «обдумано и бесповоротно», члены общества с сожалением удовлетворяют просьбу своего руководителя.
Председателем отделения избирается Н. Е. Жуковский. На одном из следующих заседаний члены отделения поднесли Столетову в знак своей благодарности за его многолетние труды в отделении альбом со своими фотографиями.
Получив несколько больше свободного времени, Столетов вместе с Усагиным еще упорнее продолжал изучение открытого им явления.
Исследователи снимают целую серию кривых зависимости силы тока от давления.
Каждая из кривых соответствует разному напряжению между диском и сеткой в аппарате. Число подключаемых к аппарату гальванических элементов экспериментаторы меняют в широких пределах — от одного до ста элементов. Вычерчивают графики. Кривые вначале плавно идут вверх, а затем резко изгибаются вниз. Они похожи на очертания холмов, крутых с одной стороны и пологих с другой. Миновав свои вершины, кривые, спадая вниз, сближаются все теснее и теснее — при предельном разрежении они почти сходятся в одну точку.
Чем больше подключено элементов к аппарату, тем выше взбирается соответствующая кривая, тем выше ее горб.
Столетов делает измерения и при различном расстоянии между диском и сеткой. Он замечает, что в разреженном газе уже не верно простое соотношение между расстояниями и электродвижущей силой, обнаруженной им ранее. Прежде, чтобы сила тока осталась неизменной, достаточно было, изменив расстояние между электродами, в точности так же изменить и напряжение. Теперь даже и при этом условии сила тока все равно меняется. Ее изменения тем резче, чем ближе давление в сосуде приближается к критическому.
В разреженном газе, установил Столетов, сила тока уже не определяется отношением электродвижущей силы к расстоянию — сила тока не есть функция заряда.
Теперь все происходит сложнее. Где же закономерность в наблюдаемых явлениях? Столетов пристально всматривается в графики, анализирует и сличает результаты наблюдений. И вот упорные поиски увенчиваются победой. Исследователь открывает замечательный и вместе с тем простой закон, связывающий воедино три величины: критическое давление, электродвижущую силу батареи и расстояние между электродом и сеткой.
Если помножить критическое давление на это расстояние и то, что получится, поделить на электродвижущую силу, то результатом будет некоторая величина, постоянная для всех кривых.
Тщательно проверяет Столетов свой закон. В широких пределах он меняет напряжение, расстояния, каждый раз на опыте определяет критическое давление. Все величины он подставляет в свою формулу, и всякий раз в результате всех действий получается одна и та же величина. Константа Столетова — под таким именем вошла теперь эта величина в науку.
Формула Столетова дает возможность, зная напряжение и расстояние между электродами, заранее, до опыта, предсказать, при каком давлении ток достигнет своего максимума.
Открыв этот закон, русский ученый одержал одну из своих самых крупных побед.
Из наблюдений над фотоэффектом в разреженных газах Столетов делает глубокие выводы. «Закон, определяющий критическое давление, — говорит Столетов, — повидимому, доказывает, что воздух принимает непосредственное участие в актино-электрической конвекции».
Итоги своей новой работы Столетов изложил в очередном сообщении.
Еще раз намного вперед продвинул Столетов физику. Теперь сделан вклад не только в познание фотоэффекта. Богатый вклад сделан в познание и электрических явлений в разреженных газах.
Опытами с фотоэффектом занимаются уже многие ученые во всем мире. «Очень уж модную тему мне приходится разрабатывать — каждую неделю кто-нибудь об этом пишет», — посмеивается Столетов, рассказывая Михельсону о своих исследованиях.
Но Столетов уверенно идет впереди всех. Великий ученый — бесспорный лидер в исследовании этого замечательного явления. Это признают и западные ученые. «Вчера в Коллоквиуме шла речь об актино-электрических явлениях. Начали с Герца, Гальвакса и т. д. и кончили вашими исследованиями, на которые Кундт (один из корифеев тогдашней немецкой науки. — В. Б.) обратил особое внимание», — сообщает ему из Берлина в марте 1889 года Михельсон.
Ранним летом 1889 года Столетов прекращает свои опыты: надо перед отъездом на Международный конгресс электриков в Париже съездить во Владимир, навестить родных.
