Перемещение восходящих и нисходящих воздушных потоков по всей вертикали атмосферы в полярных областях (чаще всего в прибрежной полосе) и вызывает в прилежащем к верхним слоям эфире северные сияния: «Итак, когда подземная теплота, сообщаясь открытым морем лежащему на нем воздуху, его нагревает и столько расширяет, что он пропорциональною тягостию верхнему уступить должен, в то время верхняя атмосфера мешается с нижнею, которая встает верхней встречу, рождается электрическая сила, до самой поверхности атмосферы простирается, и в свободном эфире сияние производится».
Замечательно, что Ломоносов в 1753 году попытался (и весьма успешно, с точностью для тех лет удивительной) измерить высоту одного такого сияния, о чем сообщил в «Изъяснении» к «Слову о явлениях воздушных»: «Северное сияние нарочито порядочное, октября 16, сего года, приметил я здесь, в Санктпетербурге, и, сколько возможно было смерив, вышину нашел 20, ширину 136 градусов; откуда выходит вышина верхнего края дуги около 420 верст». То есть около 450 километров. Это в точности сходствует с современными измерениями: сейчас нижняя граница сияний определяется в 95–100 километров, а «вышина верхнего края» — от 400 до 600, как правило, но иногда и до 1000–1100 километров.
Вообще в том, что говорил Ломоносов 26 ноября 1753 года по поводу северных сияний, есть положения (из основных), которые выдержали проверку временем и уже не могут быть отменены. Это, во-первых, мысль о принципиальном сходстве сияний с газовым разрядом, и, во-вторых, утверждение, что они светятся выше атмосферы. Но, объясняя их природу земными причинами, Ломоносов ошибался. Впрочем, ошибка его стоит иного открытия, коль скоро выводы, построенные на общем основании, не подтвержденном дальнейшими исследованиями, блестяще подтвердились. Кроме того, Ломоносов после «Слова о явлениях воздушных» и не думал прекращать работ по изучению сияний. Незадолго до смерти в набросках фундаментального труда по северным сияниям он записал: «Меран о солнечной атмосфере». Французский ученый Ж. де Меран в 1733 году познакомил научные круги со своими экспериментальными исследованиями, в результате которых обнаружилась любопытная связь: число крупных северных сияний в среднем соответствовало числу солнечных пятен. И вот спустя двадцать-тридцать лет Ломоносов вспоминает о работе Ж. де Мерана. Очевидно, некоторые из собственных позднейших наблюдений требовали дополнительного объяснения; например: «Сияние чаще случалось видеть в ветреную погоду сквозь прерывистые облака». С точки зрения современных физических воззрений, закономерность эта объясняется тем, что во время магнитных бурь (то есть активизации Солнца), когда сияния особенно часты и интенсивны, давление воздуха становится переменчиво, а это сопровождается сильными и порывистыми ветрами. Не менее интересно и такое свидетельство Ломоносова: «Из моих наблюдений... оказалось, что в начале осени и в конце лета, тяжкого многократными грозовыми тучами, чаще северные сияния являются, нежели по иных летах». Автор недавно вышедшей у нас книги о полярных сияниях Л. Алексеева так комментирует эти записи Ломоносова: «В выводах современных исследователей проступает связь электрического поля в нижней атмосфере с состоянием космоса, а полярные сияния непосредственно отражают это состояние. Не навела ли эта подмеченная связь — как мы теперь понимаем, связь между космосом и атмосферой — его (то есть Ломоносова. — Е. Л.) на мысль о земной причине полярных сияний? И вполне возможно, что вместе с ошибкой он сделал «преждевремениое» открытие».
Между тем не должно забывать, что во времена Ломоносова бытовали совершенно наивные трактовки северных сияний (отражение огня исландского вулкана Гекла во льдах северных морей и его проекция на ночное небо, возгорание сернистых, селитряных и других паров в верхних слоях атмосферы и т. п.). Ломоносов, «родившись и жив до возраста в таких местах, где северные сияния часто случаются», находился в более выгодных условиях по сравнению с другими учеными, писавшими об этом непонятном явлении природы (например, своим учителем Хр. Вольфом), — первоначальное знакомство его с «пазорями» произошло не по книгам, а по личным впечатлениям. Все существовавшие гипотезы не могли удовлетворить его хотя бы потому, что не объясняли, отчего «сполох трещит — словно из ружей палят». Этот характерный звуковой аккомпанемент сияния, издавна известный поморам, свидетельствовал об участии электричества в «естественном фейерверке» (так называл сияние другой учитель Ломоносова, профессор Г. Крафт). Иными словами, Ломоносов не только внутренней логикой своего научно-творческого развития, но и личным жизненным опытом был подготовлен к выработке идей об электрической природе северных сияний. Что же касается «ошибки» Ломоносова (он не учитывал участия земного магнетизма, а также космического воздействия в образовании сияний), то ведь ошибки ошибкам рознь. Ошибались, как мы только что видели, и его современники. Но если их ошибочные утверждения можно, к примеру, уподобить различным средневековым руководствам по мореплаванию, разным космографиям и топографиям, полагавшим Землю плоской, то заблуждение Ломоносова сродни заблуждению Колумба, опровергнувшего старые концепции мира, положившего начало новому взгляду на Землю, но весьма своеобразно оценившего свое открытие. Короче говоря, ломоносовские утверждения касательно северных сияний, выдержавшие проверку временем, характеризуют самого Ломоносова, а его заблуждения — уровень научных представлений эпохи.
То же самое можно сказать по поводу заключительной части ломоносовского «Слова», посвященной кометам. В ту пору существовало три авторитетных мнения, объяснявших наличие у комет хвостов. Почти за полтора века до Ломоносова Иоганн Кеплер (1571–1630) выдвинул гипотезу, согласно которой хвост — это струя кометного вещества, выталкиваемая из тела кометы солнечными лучами. Позже польский астроном Ян Гевелий (1611–1687) попытался объяснить наличие хвостов законами оптики: солнечные лучи, пронизав комету, расходятся от нее пучком, в котором светятся частицы пыли, движущиеся в мировом пространстве. Наконец, последняя теория кометных хвостов, поддержанная большинством тогдашних ученых, принадлежала Ньютону: под воздействием солнечных лучей из атмосферы кометы вытягивается светящийся газовый шлейф.
Первым серьезным подступом Ломоносова к изучению комет следует назвать его работу над переводом «Описания кометы, которая видима была 1744 года», составленного на немецком языке профессором астрономии Петербургской Академии наук Готтфридом Гейнзиусом (1709–1769). В этом «Описании» были изложены результаты авторских наблюдений за кометой необычной яркости, появившейся над Петербургом в начале января 1744 года и взбудоражившей население столицы суеверными предчувствиями касательно будущего. С этого момента Ломоносов (и как ученый и как просветитель) уже не выпускал проблему комет, их физической природы из поля зрения, пока наконец спустя десять лет не пришел к своим выводам и не изложил их в «Слове о явлениях воздушных».
Ломоносов выступил против кометной теории Ньютона, заявив: «...бледного сияния и хвостов причина недовольно еще изведана, которую я без сомнения в электрической силе полагаю». Оговорка, сделанная Ломоносовым при этом, характерна: «Правда, что сему противно остроумного Невтона рассуждение, который хвосты комет почел за пары, из них исходящие и солнечными лучами освещенные; однако ежели б в его время из открытия электрической силы воссиял такой, как ныне, свет в физике, то уповаю, что бы он прежде всего то же имел мнение, которое ныне я доказать стараюсь». То есть Ломоносов считает себя продолжателем идей Ньютона (несмотря на опровержение его), в большей мере, чем выступившие в защиту великого англичанина ломоносовские оппоненты на предварительном обсуждении «Слова о явлениях воздушных» — Гришов, Попов и Браун. (Замечательно, что Эйлер в негативной части рассуждений Ломоносова был совершенно с ним согласен, о чем и сообщил ему в письме от 30 марта 1754 года: «Не знаю, видели ли Вы, что я писал интересного по поводу кометных хвостов, в которых я отрицаю всякое наличие пара».)
