我们的祖先是怎么认识雷电的?18世纪,在西方,人们对静电现象的研究已从定性观察向定量计算方面发展。先后有人发明了摩擦起电机和贮存电荷的莱顿瓶。美国科学家富兰克林用莱顿瓶做的第1个重要工作,是发现了两种不同符号的电荷,并起名为“正电”和“负电”。他的另一个重要工作是统一了“天电”和“地电”。
富兰克林对雷电进行研究以前,不少科学家认为雷电可能是电的现象,但是,他们并未进一步去探讨。富兰克林为了研究雷电和电火花的一致性,做了大量实验。他坚信“雷就是电,这个事实迟早会搞清楚的”。1749年,他在大量实验的基础上证明了雷电和电火花具有同样的特性:都是瞬时的,有相似的光和声响,都能燃着物体、熔解金属、流过导体,都有硫磺气味,都能杀死生物。还证明了雷电和电火花都有能被物体的吸引的特性。
我们的祖先是怎么认识雷电的?为了进一步确定雷雨云中的电(天电)与实验室中的电火花(地电)确实具有相同的性质,他设计了一个捉下天电的实验。在一间岗亭内(图9.1),放着一个绝缘台,台的一侧支起一根铁棒,伸到屋外,竖起6m到9m高。其顶端呈尖形。当低空雷雨云飘过时,站在绝缘台上手握铁棒的人就能带电,并有电火花从手指尖放出。为了避免发生危险,他又设计了另一个实验。一人站在岗亭内地板上(图9.2),手握的棒端是一块蜡,一根接地导线的上端被固定在这块蜡上,当导线缝补靠近铁棒时,会放出电火花。电火花通过导线流入地下,不会伤及人。
我们的祖先是怎么认识雷电的?1752年5月,在法国巴黎近郊,德里巴尔德第1个成功地完成了富兰克林设计的实验。在雷暴期间,电火花在铁棒与接地导线(图9.2)之间出现了,这现象充分证明雷雨云带电。不久之后,这项实验先后在法国、英国和比利时重复,都获得了成功。
1752年7月的一个雷雨天。富兰克林放了一只用丝绸制作的风筝,风筝线是导电的铁丝,下端栓一把钥匙,钥匙塞在莱顿瓶中间。风筝线末端接一根绝缘的丝线,他和他儿子一起握住丝线将这只风筝放”到天空中(图9.3)。这时,一阵雷电打下来,只见电火花从钥匙上迅速跳到他的手关节上,他顿时感到一阵麻木。在闪电发生的同时,与风筝线相连的莱顿瓶中出现了激烈的火花,雷电通过风筝线传入了莱顿瓶,“天电”终于被他捉下来了。经实验,富兰克林发现这种天电与摩擦起电机产生的电完全相同。1752年10月,他发表了实验结果,非常明确地指出“雷就是电”。
然而,富兰克林所做的这个实验是很危险的。例如,1753年7月,俄国物理学家李赫曼教授在对雷电现象做研究实验时,就被一个闪电击毙,为了人类的科学事业献出了生命。(未完待续)
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