Пользуясь железными опилками, можно даже увидеть воочию это поле. Если через лист картона с опилками пропустить толстый провод и пустить по нему электрический ток, то железные опилки расположатся на картоне кругами вокруг провода.

Именно это открытие, сделанное полтора века назад, привело к открытию электромагнита. Оказалось, что проволочная катушка, по которой идет электрический ток, подобна магниту: один ее конец притягивает к себе южный полюс, другой — северный.

Теперь картина с полярными воздушными призраками легко объясняется. От Солнца к Земле несется поток электрически заряженных частиц. Он окружен своим полем магнитных сил. Но впереди, у Земли, их встречает другое — и более мощное — магнитное поле. В результате их взаимодействия солнечные частицы и отклоняются к полюсам.

Многое зависит тут от скорости движения частиц: чем медленнее они летят, тем попадают ближе к магнитным полюсам. А беспрерывная игра небесных сполохов, их переливающиеся дуги, вспыхивающие и гаснущие лучи?

Они связаны с изменением сил магнитного земного поля и с тем, что поток частиц, идущих от Солнца, неодинаков по своей интенсивности.

Полярное сияние — очень сложное природное явление. Многое еще в нем остается загадкой. Так, не совсем ясно, какие именно электрические частицы — электроны, ионы или протоны — вызывают свечение неба. Некоторые ученые думают также, что Солнце оказывает влияние на полярные сияния и другим путем. Как известно, в состав солнечного излучения входят ультрафиолетовые лучи — те самые лучи, которые вызывают загар. Под их действием на больших высотах атомы газов, входящих в состав воздуха, превращаются в ионы. Благодаря этому в верхних слоях атмосферы существует область, хорошо проводящая электричество, — ионосфера. И именно здесь, в ионосфере, полыхают полярные сияния.

В годы максимума солнечной деятельности, когда Солнце выбрасывает особенно интенсивные потоки частиц с большой скоростью, полярное сияние можно наблюдать не только в высоких северных или южных широтах, но и в средних. В сентябре 1957 года полярное сияние полыхало над Москвой. Наблюдали его тогда и значительно южнее — в Астрахани.

Изучение полярных сияний имеет большое значение для науки. Оно дало немало сведений о высоких слоях атмосферы, их химическом составе, строении, плотности. Исследование полярных сияний имеет важное практическое значение и для радиосвязи.

В последние годы этим исследованиям помогают искусственные спутники Земли.

Когда Зевс гневается

Молния! Этот призрак опасен. Чтобы скрыть свою природу, рядится в разные одежды. С давних времен он грозил человеку бедой. И нередко приносил ее.

Люди верили — это оружие богов. У древних греков им владел Зевс-вседержитель. У наших предков, славян, — Перун. У германских племен — бог Один. Когда эти боги гневались, они метали в людей разящие огненные стрелы.

Молния... На ее счету и в самом деле бесконечный перечень бед, которые она приносит с собой, рождаясь в грозовом облаке: пожары, тяжелые контузии, убийства людей и животных, местные разрушения, а порой и большие катастрофы.

«Утром 18 августа 1769 года гром ударил в башню святого На-зария в Бресчии. Под основанием этой башни находился подземный погреб, в котором хранилось 1 030 000 килограммов пороха, принадлежащего Венецианской республике. Эта огромная масса воспламенилась мгновенно. Шестая часть зданий обширного и прекрасного города была разрушена, а все остальное было потрясено так, что угрожало падением. При этом погибло три тысячи человек».

В наш век все подобные хранилища защищены от ударов «небесных стрел» вполне надежно. Но разве мало есть других взрывоопасных объектов, которые могут пострадать.

Еще в древнем мире люди нашли достаточно надежную защиту от молний. Свыше трех тысяч лет назад жрецы Древнего Египта устанавливали около своих храмов высокие мачты, обитые медными пластинами. Вот когда, по существу, уже был изобретен молниеотвод.

История изучения природы атмосферных электрических разрядов — а это и есть молния — сохранила память о подвигах ученых во имя науки.

ЛИНЕЙНАЯ МОЛНИЯ.

Ломоносов вместе со своим другом профессором Рихманом решили изучать молнию. Они построили «громовую машину». На высоком дереве был установлен шест, а на нем закреплен железный стержень; он соединялся с проволокой, протянутой в комнату. На конце проволоки были подвешены железная линейка и шелковая нитка.

При грозе железная линейка так сильно заряжалась атмосферным электричеством, что из нее можно было извлекать электрические искры.

Опыты были очень опасны. Но ученые самоотверженно продолжали изучение молнии. В 1753 году Рихман был убит молнией у своей «громовой машины».

Тяжело пережил Ломоносов смерть друга, но продолжал исследования. И пришел к выводу, что молния — «это естественное электричество, похожее во всем на то, которое мы извлекаем из наших машин».

Теперь мы знаем, что грозовое облако — это, по существу, огромный аккумулятор электричества. Взгляните на рисунок. На нем ясно видно, как оно там распределяется. В нижней части облака собираются отрицательные электрические заряды, а в верхней — положительные. Кроме того, области, заряженные положительным электричеством, находятся у основания грозового облака.

Почему так? Вопрос далеко не простой.

Одни ученые полагают, что это происходит благодаря разбрызгиванию в воздухе падающих дождевых капель. Каждая капелька дождя заряжена электричеством, при этом в центре капли находится обычно положительный заряд, а на поверхности ее располагается равный ему отрицательный заряд. В грозовом облаке всегда имеются сильные восходящие потоки воздуха. Эти потоки подхватывают падающие капли дождя и дробят их на части. При этом мелкие брызги, оторванные ветром от основного ядра капли, уносят с собой отрицательные заряды, а оставшиеся более крупные частички разбитых дождевых капель получают положительный заряд. Мелкие, более легкие брызги поднимаются воздушными потоками выше, а более тяжелые остаются внизу.

Так происходит разделение зарядов атмосферного электричества в нижней и средней части грозового облака.

А в верхних его слоях?

Там — царство ледяных кристаллов. Носящиеся в потоках воздуха, сталкиваясь друг с другом, они дробятся и тоже наэлектризовываются. Мелкая ледяная пыль, несущая на себе заряды положительного электричества, уходит к вершине облака, а более крупные осколки атмосферного льда, заряженные отрицательно, опускаются ниже и создают зону отрицательных зарядов.

Но все же вопрос, как заряжается атмосферный аккумулятор, еще не выяснен полностью. Ясно главное: в грозовом облаке накапливается большой запас атмосферного электричества.

А дальше приходит в действие простой физический закон: электрические заряды разных видов взаимно притягиваются. Поэтому, когда одна часть грозового облака заряжается положительным электричеством, а другая — отрицательным, оба электрических заряда стремятся притянуться один к другому. Так же будут притягиваться друг к другу отрицательный заряд тучи и положительный заряд, скопившийся в крыше дома, в дереве.

Но этому объединению мешает воздух, плохой проводник электричества.

...Все больше заряжается «грозовая машина» атмосферы:      все

опаснее ее содержание. И вот природа нажимает на спусковой крючок — наступает момент, когда воздух уже не может воспрепятствовать соединению двух разноименных электрических зарядов.

Небо прорезает молния.

Там, где электрический разряд пробивает воздух, последний очень сильно нагревается, давление воздуха мгновенно повышается до нескольких тысяч атмосфер. Происходит как бы взрыв раскаленных газов там, где проскакивает молния. Воздух сильно расширяется, образуются взрывные волны — такие же, как и при любом .взрыве. Это и есть гром.