Исследования в области атмосферного электричества, производившиеся Ломоносовым, были теснейшим образом связаны со всеми его теоретическими взглядами. В то время как большинство зарубежных ученых ограничивалось чисто внешним изучением атмосферного электричества — по длине, цвету, треску, запаху от искр, выскакивающих из наэлектризованных под его действием предметов, Ломоносов и Рихман впервые приступили к последовательному изучению этих явлений, предусматривающих проведение длительных опытов, основывающихся на измерениях. Для этой цели Рихман изобрел простой и остроумный прибор, по образцу которого впоследствии стали строить позднейшие электрометры, которые вплоть до самого недавнего времени, по существу, оставались единственным средством для подобных электростатических измерений.
Электроизмеритель Рихмана представлял собой широкую вертикальную линейку, к которой была прикреплена льняная нитка в два с половиной дюйма (6,2 сантиметра). Под линейкою была укреплена рама с четвертью круга радиусом немного больше, чем длина нити. Если линейку привести в связь с наэлектризованным телом, то она отталкивала нить, которую притягивал квадрант. Чем больше нить уходила от линейки, тем сильнее было полученное электричество.
Рихман и Ломоносов постоянно обменивались своими наблюдениями и делились друг с другом своими теоретическими взглядами.
Ломоносов и Рихман без устали работали, чтобы подготовить речь и демонстрацию опытов к публичному годовому акту 25 ноября. «Оной Акт буду я отправлять с господином профессором Рихманом, — писал Шувалову Ломоносов, — он будет предлагать опыты свои, а я теорию и пользу от оной происходящую».
В июне 1753 года Ломоносов у себя в имении Усть-Рудицах выставил на высоком дереве неподалеку от дома «електрический прут». Прут был заключен в стеклянный тонкий цилиндр и прикреплен к шесту шелковым шнуром. Дом был еще недостроен, в окна не вставлены рамы. Но Ломоносов протянул уже в него проволоку с привешенным к ней железным аршином. Посреди хозяйственных забот и волнений, связанных с устройством имения, Ломоносов находил время и для научных наблюдений. 12 июля собралась гроза. Ломоносов кинулся к своему прибору. У него не оказалось ничего под рукой. Тогда он быстро решил, что пригодится и «прилучившийся топор». «Топор, — по словам Ломоносова, — к сему делу довольно был пристроен, ради трегранных углов», а кроме того, «сухое топорище при великой Електрической силе, вместо шелковой или стеклянной подпоры служить могло». С помощью этого несколько необычного физического инструмента он и стал производить наблюдения. Искры выскакивали из железного аршина беспрерывно, «ака некая текущая материя», когда Ломоносов, «топор приводя, рукою держал за железо». «Но когда к нему не прикасался, тогда конический шипящий огонь на два дюйма и больше к оному [топору] простирался». В это же время из неровных бревен, составляющих одну из сторон незаделанного окна, «шипящие конические сияния выскочили, и к самому аршину достигли и почти вместе у него соединились».
Жадно наблюдая новые явления, орудуя топором в насквозь наэлектризованном сухом доме, Ломоносов ни на минуту не задумывался, что он подвергает себя смертельной опасности и может спалить все имение.
Беззаветная смелость, с какой Ломоносов и Рихман предавались своим наблюдениям, завершилась трагическим событием. 26 июля 1753 года над Петербургом стала собираться гроза. Ломоносов и Рихман, каждый в своем доме, поспешили к установленным ими «громовым машинам». Рихману помогал академический «грыдоровальный мастер» Иван Соколов. Взглянув на указатель, Рихман заметил Соколову, что еще нет никакой опасности, так как «гром еще далеко стоит», но на всякий случай посоветовал ему близко не подходить. Сам Рихман стоял на фут от железного прута. Тут Соколов увидел, что из прута «без всякого прикосновениям вышел «синеватый огненный клуб с кулак величиною» и поразил насмерть Рихмана, который упал, «не издав и малого голосу», на стоящий позади него сундук. «В самый тот момент последовал такой удар, будто бы из малой пушки выпалено было». Соколов упал на землю и некоторое время чувствовал легкие удары по спине. На кафтане его потом были найдены «знатные горелые полосы». Хрустальный стакан, служивший лейденской банкой, был разбит. Медные опилки развеяны по всей комнате. Железная проволока порвалась на куски.
Ломоносов один из первых узнал о гибели Рихмана и тотчас же поспешил к нему в дом. Обо всех событиях этого дня он написал подробное письмо И. И. Шувалову, которое необходимо привести здесь полностью:
«Милостивый государь Иван Иванович!
Что я ныне к Вашему превосходительству пишу, за чудо почитайте, для того что мертвые не пишут. Я не знаю еще или по последней мере сомневаюсь, жив ли я, или мертв. Я вижу, что господина профессора Рихмана громом убило, в тех же точно обстоятельствах, в которых я был в то же самое время. Сего июля в 26 число в первом часу по полудни поднялась громовая туча от Норда. Гром был нарочито силен, дождя ни капли. Выставленную громовую машину посмотрев, не видал я ни малого признака електрической силы. Однако, пока кушанье на стол ставили, дождался я нарочитых електрических из проволоки искор, и к тому пришла моя жена и другие; и как я, так и оне беспрестанно до проволоки и до привешенного прута дотыкались, за тем, что я хотел иметь свидетелей разных цветов огня, против которых покойный профессор Рихман со мной споривал. Внезапно гром чрезвычайно грянул в самое то время, как я руку держал у железа, и искры трещали. Все от меня прочь побежали. И жена просила, чтобы я прочь шол. Любопытство удержало меня еще две или три минуты, пока мне сказали, что шти простынут, а притом и електрическая сила почти перестала. Только я за столом посидел несколько минут, внезапно дверь отворил человек покойного Рихмана весь в слезах и страхе запыхавшись. Я думал, что ево кто нибудь на дороге бил, когда он ко мне был послан; он чуть выговорил: Профессора громом зашибло. В самой возможной страсти, как сил было много, приехав, увидел, что он лежит бездыханен. Бедная вдова и ее мать таковы же, как он бледны. Мне и минувшая в близости моя смерть и его бледное тело и бывшее с ним наше согласие и дружба, и плач его жены, детей и дому столь были чувствительны, что я великому множеству сошедшагося народу не мог ни на что дать слова или ответа, смотря на того лицо, с которым я за час сидел в Конференции и рассуждал о нашем будущем публичном акте. Первый удар от привешенной линей с ниткою пришол ему в голову, где красновишневое пятно видно на лбу; а вышла из него громовая електрическая сила из ног в доски. Нога и пальцы сини, и башмак разодран, а не прожжон. Мы старались движение крови в нем возобновить, за тем что он еще был тепл, однако голова его повреждена, и больше нет надежды. И так он плачевным опытом уверил, что електрическую громовую силу отвратить можно, однако на шест с железом, которой должен стоять на пустом месте, в которое бы гром бил сколько хочет. Между тем умер господин Рихман прекрасною смертью, исполняя по своей профессии должность. Память его никогда не умолкнет, но бедная его вдова, теща, сын пяти лет, который добрую показывал надежду, и две дочери, одна двух лет, другая около полугода, как об нем, так и о своем крайнем несчастии плачут. Того ради, Ваше Превосходительство, как истинный наук любитель и покровитель, будьте им милостивый помощник, чтобы бедная вдова лутчаго профессора до смерти своей пропитание имела, и сына своего маленького Рихмана могла воспитать, чтобы он такой же был наук любитель, как его отец. Ему жалованья было 860 руб. Милостивой государь! исходатайствуйте бедной вдове его или детям до смерти. За такое благодеяние господь бог вас наградит, и я буду больше почитать нежели за свое. Между тем, чтобы сей случай не был протолкован противу приращения наук, всепокорнейше прошу миловать науки и Вашего Превосходительства всепокорнейшего слугу в слезах Михаила Ломоносова.
«Санктпетербург. 26 июля 1753 года».