Может, вы это и подзабыли со школы, но в середине XVIII века Бенджамин Франклин первым выяснил природу молнии и провёл тот самый опыт с воздушным змеем. Казалось бы, всё стало ясно — молнии опасны, от них нужно защищаться. Достаточно просто ставить громоотводы.
Но, как это часто бывает с очевидными решениями, никто особенно не торопился их внедрять. За сто лет после опыта Франклина молнии продолжали бить куда попало — в церковные шпили, в высокие здания, в корабельные мачты. Случались пожары, разрушения, гибли люди. Учёные предупреждали, но власти предпочитали делать вид, что проблемы не существует.
Особенно тяжело приходилось британскому флоту — самому мощному и многочисленному в середине XIX века. Попадания молний в корабельные мачты были делом обыденным. Исправить ситуацию взялся врач и популяризатор науки Уильям Сноу Харрис — человек, который большую часть своей жизни пытался доказать военно-морскому министерству необходимость громоотводов. За настойчивость он получил прозвище Mr. Thunder-and-Lightning — «мистер Гром-и-Молния».
Насколько все было плохо
Немного о том самом опыте Бенджамина Франклина и предложенной конструкции громоотвода — а то вдруг кто-то забыл.
Сам Бенджамин Франклин был не только государственным деятелем и дипломатом, но и блестящим учёным-естествоиспытателем. Именно он сформулировал закон сохранения заряда в замкнутой системе, сконструировал многопластинчатый конденсатор, а заодно стал первым, кто попытался объяснить природу молнии. Его достижения настолько значимы, что портрет Франклина до сих пор красуется на стодолларовой купюре США — почёт, которого удостаиваются немногие не-президенты (да, президентом США он действительно не был).
К началу 1750-х Франклин выдвигает гипотезу: молния — это разряд электричества. Чтобы её подтвердить, он предлагает довольно рискованный, но гениально простой эксперимент: во время грозы запустить в небо воздушного змея, соединённого с лейденской банкой на земле с помощью мокрой пеньковой верёвки — отличного проводника. В качестве страховки змей также удерживался шёлковой лентой, служившей изолятором.
15 июня 1752 года эксперимент удался. Управлял змеем не сам Франклин, а его сын — он находился под навесом сарая и следил за полётом. Франклин, стоя рядом с лейденской банкой, наблюдал, как в ней накапливается заряд и возникает электрическая дуга. Вопреки мифам, саму молнию они не ловили — иначе в историю вошёл бы уже некролог.
Описав свой эксперимент в The Pennsylvania Gazette 19 октября 1752 года, Франклин не только поделился результатами, но и предложил практическое решение проблемы — установить lightning rod, то есть громоотвод (или, если быть точным по-русски, молниеотвод).
Суть устройства была проста: заострённый металлический штырь, установленный как можно выше и соединённый с заземлением. Так молния, по замыслу Франклина, попадала бы в безопасный проводник, а не в само здание.
«Не может ли использование этого устройства в виде иглы быть полезным человечеству для сохранения домов, церквей, кораблей и т. д. от удара молнии? Направляя нас к его установке на самых высоких частях строений по всей стране и тем самым защищая людей от этого внезапного и ужасного бедствия!» — писал Франклин.
Первые подобия громоотводов начали появляться над ключевыми зданиями — например, над Академией Филадельфии и зданием Ассамблеи штата Пенсильвания, где спустя годы будет принята Декларация независимости.
Но массовой установки так и не произошло. Власти не видели угрозы, а значит, и смысла в защите от неё. Учёные, вдохновлённые идеей Франклина, пытались пробить стену скепсиса. Один из них — Эбенезер Киннерсли — в 1758 году демонстрировал в Британии кукольные домики, начинённые порохом. Если «дом» был оснащён незаземлённым металлическим стержнем, при подаче разряда от лейденской банки происходил взрыв. Если проводник был заземлён, всё заканчивалось без огня и разрушений.
Однако демонстрации не убеждали ни публику, ни власть. Франклин делился с коллегой-единомышленником Эбенезером Киннерсли (тем самым, кто устраивал эксперименты с пороховыми кукольными домиками) горьким наблюдением:
«У нас громоотвод очень мало ценится. Настолько мало, что, хотя прошло уже семь или восемь лет с момента моего эксперимента, я не слышал ни об одном доме, который с тех пор пытался защититься с его помощью».
Упорное игнорирование науки стоило людям жизней. Только во Франции, в период с 1753 по 1786 годы, от удара молнии погибли 103 церковных звонаря — по традиции они звонили в колокола во время грозы, надеясь таким образом «рассеять дьявольскую силу».
На море ситуация была не лучше. Британский флот начал экспериментировать с системами молниезащиты, но далеко не всегда успешно. Один из подходов заключался в следующем: при ухудшении погоды матросы поднимались на мачту и опускали с неё длинную металлическую цепь в море, надеясь, что она отведёт разряд.
Но в реальности всё работало из рук вон плохо.
Во-первых, молнии били внезапно, и про цепь часто просто забывали. Во-вторых, сама цепь была тяжёлой и мешала работе с такелажем, поэтому её нередко снимали уже после прохождения «комиссии по безопасности» на берегу. В-третьих, капитаны опасались, что цепь скорее притянет молнию, чем защитит от неё.
Итог — неутешительная статистика: с 1795 по 1800 год от ударов молнии пострадали 40 линейных кораблей, 20 фрегатов и 10 шлюпов. То есть примерно каждая восьмая единица флота.
Большинство предпочитало не замечать масштабы проблемы. Но один человек решил посвятить жизнь борьбе с ней — врач и популяризатор науки Уильям Сноу Харрис.
Что предложил Харрис
Харрис родился в Плимуте 1 апреля 1791 года и с детства интересовался кораблями, проводя большую часть времени в порту. Харрис поступил в Эдинбургский университет, в котором изучал медицину, и в 1812 году получил квалификацию врача. После этого вернулся в родной город, где открыл практику.
Когда к нему несколько раз обратились моряки, вернувшиеся из рейса с ожогами, он заинтересовался причинами. И когда понял, что всему виной молнии, погрузился в науку и начал читать трактаты об электричестве. Настольной книгой Харриса стала «История и современное состояние электричества: оригинальные эксперименты» Джозефа Пристли. Именно в ней он прочитал про опыт Франклина и понял важность громоотведения.
Изучив текущее положение дел на флоте, Харрис понял — ожоги моряков происходят потому, что никто не задумывается о проблеме: от начальства до самих экипажей судов. А существующая система с цепью, во-первых, просто не используется, а во-вторых, малоэффективна и даже опасна. И с 1818 года он фанатично пытался решить проблему на протяжении нескольких десятков лет.
В 1820 году он проводит несколько экспериментов и разрабатывает оригинальную конструкцию громоотводов для кораблей. У судов того времени была медная обшивка, которая была призвана защитить деревянный корпус от столкновений и морских организмов. Прежде всего, от «червей Тередо», моллюсков, буквально сверлящих погруженное в воду дерево.
Харрис предложил соединить установленный на грот-мачте шпиль громоотвода через систему пластин с медной обшивкой — стационарно. Это позволило бы отказаться от практики развертывания цепей в плохую погоду. Дополнительно Харрис предложил «заземлить» (простите за каламбур) и другие металлические части, чтобы исключить попадание молнии сбоку. Проводники крепились бы к рангоутам и спускались вдоль кормовой мачты, проходя прямо через корпус.
Важное преимущество системы: даже когда моряки производили манипуляции с такелажем (например, убирали треугольный парус — кливер), проводники никак не мешали работе. А ток все равно проходил бы по кратчайшему пути к медной обшивке.
В 1821 году он принес свои наработки руководству порта в Плимуте. Но после проведенной презентации услышал в ответ лишь смех и был вынужден в отчаянии удалиться. Но если вы думаете, что молодой врач, и по совместительству инженер, собирался сдаться, то вы сильно заблуждаетесь. Не зря же в последствии он получил прозвище «Мистер гром и молния».
Как Харрис сражался с системой
Харрис оставляет медицинскую практику и полностью посвящает себя электричеству. Чтобы впечатлить военно-морское руководство, он решает создать «интерактивную» (!!!) презентацию. Для этого он выпускает 16-страничную брошюру под названием «Три экспериментальных иллюстрации».
«Интерактивность» заключалась в том, что все три иллюстрации были выполнены при помощи… тончайшего листового золота. Для демонстрации нужно было приложить заряд: плюс к верхней части, минус — к нижней (для этого на странице были заботливо проставлены подписи P и N). Ток шёл по золотым дорожкам, выбирая самый короткий путь и не затрагивая остальные элементы.
Расстояние между пластинами подбиралось таким образом, чтобы ток буквально «перепрыгивал» с одной на другую — это и создавало эффект молнии. В результате на бумаге оставалась чёрная дорожка, а остальные элементы, например, мачты с моряками, оставались целыми и невредимыми.
Самую эффектную иллюстрацию Харрис приберёг напоследок. Она могла бы называться: «Что бывает, если громоотвод Харриса не установить». На картинке — моряк, случайно касающийся двух точек цепи в момент удара молнии. В этом случае ток не уходит в море, а проходит прямо через человека. «Бедный моряк будет, вероятно, уничтожен», — сухо констатировал автор.
Каждый эксперимент снабжался подробным описанием Харриса со всей возможной страстью и сгущением красок. Например: «Грот-мачта от головы до пят будет разнесена на тысячи мельчайших кусочков» и все таком духе.
Дальше в дело вступил маркетинг. Харрис создал несколько десятков экземпляров своей брошюры полностью за свой счёт и разослал на верфи, в министерские кабинеты и даже раздал некоторым капитанам. Он надеялся, что те оценят важность громоотведения и повлияют на начальство. Но все было тщетно — Харрис не получил ни одного ответного письма, а капитаны судов хранили брошюры в самом тёмном углу своих кают.
В 1823 году он выпускает целую книгу с громоздким названием «Наблюдения за воздействием молнии на плавающие тела; с описанием нового метода приложения фиксированных и непрерывных проводников электричества к мачтам кораблей, в письме, адресованном вице-адмиралу сэру Томасу Байаму Мартину».
Как еще можно повлиять на бюрократов? Заручиться поддержкой лучших умов поколения. Харрис лично встретился с Майклом Фарадеем, Чарльзом Уитстоном и Хэмфри Дэви, показал им свою конструкцию и убедил их тоже высказаться в его поддержку. Те подключили Королевское общество, написавшее письмо главным «шишкам» британского Адмиралтейства с требованием «немедленно внедрить системы громоотведения Харриса на всех британских кораблях». Ответа не было.
Только спустя четыре года к Харрису и всему научному сообществу прислушались. Но не из-за голоса разума, а из-за несчастного случая.
Через три дня после начала трансатлантического путешествия американского пакетбота «Нью-Йорк» в него ударила молния. Вот как последствия этого события позже описывали в газете:
«Электрическая жидкость» потекла по грот-мачте, разорвав три железных обруча и разбив стеньгу. Далее она проникла в кладовую и разрушила переборки и арматуру, прежде чем проследовать по свинцовой трубе в женскую каюту и разбить большое зеркало. В другом месте электричество перевернуло пианино, раскололо обеденный стол на куски и намагнитило хронометр корабля, а также большую часть мужских часов.
Примечательно, что как раз в этот момент команда корабля не подняла железную цепь, полагаясь на то, что удара молнии не будет. Но после произошедшего моряки все-таки спустили громоотвод с мачты. И это было мудрым решением.
Спустя несколько часов, молния снова ударила в корабль. В отчете American Journal of Science and Arts писали, что «цепь была буквально разорвана на куски и развеяна по ветру». Но она выполнила главную задачу: спасла судно, при этом никто из пассажиров не погиб.
Общественный резонанс от события был настолько мощным, что Адмиралтейство больше не могло закрывать глаза на проблему. И постановило, начиная с 1830 года, установить громоотвод Харриса на 11 кораблях, размером от 10-пушечного брига до 120-пушечного линейного корабля.
Казалось, это победа. Но всё было не так просто.
Как громоотводы всё-таки появились на всех кораблях британского флота
Одним из бригов с громоотводом Харриса был 10-пушечный HMS Beagle. На момент испытаний судно готовилось ко второму путешествию к берегам Южной Америки под руководством капитана Роберта Фицроя. Примечательно, что на борту находился Чарльз Дарвин, который позже написал и опубликовал книгу «Путешествие на „Бигле“», прославившую корабль.
В ней молодой натуралист не только рассказывал о самом плавании, но и делал заметки по геологии, биологии и антропологии. И многие из полученных в ходе путешествия данных позже легли в основу его величайшего труда «О происхождении видов».
Экспедиция продлилась пять лет, с 1831 по 1836 год. И за это время корабль часто попадал в грозу и дважды был поражен молнией.
Например, в августе 1832 года, когда корабль стоял на якоре у Монтевидео, первый лейтенант Бартоломью Салливан описал удар, свидетелем которого он стал, находясь на палубе:
«На мгновение показалось, что грот-мачта охвачена огнём, я был уверен, что молния прошла по проводнику на этой мачте. Но для корабля не было ни малейшего вредного последствия».
Салливану было с чем сравнивать. До этого он служил на борту «Тетиса», совершившего кругосветное путешествие в 1824-1826 годах. В один из дней его фок-мачта была уничтожена молнией. При том, что цепь-громоотвод была развернута.
По возвращении капитан Роберт Фицрой в своем докладе Адмиралтейству одобрил систему Харриса и сказал:
«Если бы мне было позволено выбирать между старой конструкцией громоотведения и смонтированной системой Харриса, я бы остановился на последней.
Можно ли ещё её улучшить, должен рассмотреть и определить её гениальный изобретатель. Мистер Харрис уже посвятил столько лет драгоценного времени и внимания очень важному вопросу защиты судов от удара электричества. И преуспел в этом так хорошо на благо других, с большими неудобствами и расходами для себя, что можно искренне надеяться: правительство от имени этой великой морской страны, по крайней мере, возместит ему затраченное время и частные средства, израсходованные на общественную службу столь полезного и необходимого характера».
Ни один из 11 кораблей, оснащенных системой громоотведения, не был поврежден молнией. Но знаете, что? Опытные испытания были признаны неудовлетворительными, и проводники Харриса были демонтированы.
Почему же Адмиралтейство так сопротивлялось тому, что потенциально могло спасти сотни жизней? Да ещё и после столь успешных испытаний? По мнению историков Теодора Бернстайна и Терри Рейнольдса, изложенному в книге «Защита Королевского флота от молний: Уильям Сноу Харрис и его борьба с Британским Адмиралтейством за фиксированные молниеотводы», основных причин было три.
Причина 1: невежество. Как и многие бюрократы по сей день, руководство Адмиралтейства не было глубоко погружено в научный прогресс. И больше полагалось на свою внутреннюю логику примерно такого рода:
«Молния бьёт в металлические штыри, которые хотят поставить на грот-мачту. Но не будет штырей, не будет и ударов молний. А если молния пройдёт через весь корабль, вдруг она воспламенит запасы пороха? Тогда погибнет не пара человек, а весь экипаж».
Причина 2: деньги. Система Харриса была значительно дороже, чем простой металлический трос или цепь. По одной из оценок 1831 года, стоимость системы Харриса варьировалась от 102 фунтов стерлингов для 10-пушечного брига до 365 фунтов стерлингов для 120-пушечного брига. Стоимость же цепи нужной длины составляла менее 5 фунтов.
Да, может быть, система Харриса и эффективна. Но вряд ли она оправдывает 20-кратное увеличение затрат на модернизацию сотен кораблей всего флота.
Причина 3: политика. Так совпало, что в 1836 году, после успеха экспедиции HMS Beagle партия вигов получила контроль над парламентом. А большая часть сторонников Харриса относилась к тори, и за несколько месяцев почти все они были уволены со своих постов. Поэтому, несмотря на хвалебные отчеты, все работы были свернуты.
И самым главным противником Уильяма Харриса являлся Джон Барроу — второй секретарь Королевского Военно-морского Адмиралтейства, отвечающий за бюджет всего флота. Он полагал, что герой нашей статьи — обычный шарлатан, который хочет продать дорогую и бесполезную технологию.
В 1841 году тори вернули себе власть: сторонники Харриса получили прежние посты и влияние, а Барроу ушел на пенсию. Тогда изобретатель, почувствовав нужный момент, предпринял последнюю и решительную атаку на бюрократию.
Харрис подготовил список из 235 судов, повреждённых молнией. Начиная со случая с Abercromby (26 октября 1811 года, стеньга разлетелась в щепки) и заканчивая Zebra (27 марта 1838 года, несколько мачт сгорели, а обломками было убито трое моряков). Суммарно в ходе этих инцидентов погибло 103 человека, и ещё 250 получили серьезные травмы.
«Вишенкой на торте» стал случай в декабре 1838 года, когда 92-пушечный Rodney был поражён молнией и выведен из строя на полтора года. Именно это событие стало буквально бельмом на глазу Адмиралтейства.
Уильям Харрис выступил как перед специально организованной военно-морской комиссией, так и перед Палатой общин. И в итоге в июле 1842 года Адмиралтейство постановило установить продвинутые системы громоотведения на всех судах Королевского флота. К 1850 году это поручение было исполнено.
В последующие годы вклад Уильяма Сноу Харриса был оценен по достоинству. Например, в 1847 году он был посвящен в рыцари, а год спустя получил грант в размере 5000 фунтов за свой вклад.
А изобретатель, закончивший свою неравную борьбу с Адмиралтейством, сосредоточился на науке: В 1856 году опубликовал «Руководство по электричеству, гальванизму и магнетизму». А в 1867 году выпустил «Трактат о фрикционном электричестве», опубликованный в том же году, но уже после смерти Харриса в возрасте 75 лет.
На самом деле в истории есть ещё десятки примеров, как учёные и инженеры сражались с бюрократической машиной — и к сожалению, далеко не всегда успешно. Но то, насколько один человек в течение 30 лет остервенело, с подлинной страстью отстаивал свои идеи, спасшие в итоге сотни (а может, и тысячи) жизней, не может не вызывать уважения.
И как же всё это похоже на современные истории, когда наука говорит «срочно», а система отвечает: «Да-да, конечно. К 2040 году…»
НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
-15% на заказ любого VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS
