Из-за болезненного состояния он должен был провести целый год у отца в Орехове, а с осени 1870 года стал учителем физики в одной из московских женских гимназий. Вскоре ему поручили преподавание математики в Московском высшем техническом училище, которого он не покидал уже до конца жизни. Оторванному от университета молодому ученому нелегко далась магистерская диссертация «Кинематика жидкого тела», но защитил он ее блестяще: эта работа вошла первым его вкладом в гидродинамику.

Жуковский начал заниматься своей темой еще в Орехове, главным образом, чтобы самому себе составить ясное представление об этом деле. Но, составив такое представление, он увидел, что оно стоит диссертационной работы, и не ошибся.

До него никто не занимался кинематикой, то есть наглядно-геометрической стороной движения частиц жидкости. Что происходит в движущейся жидкости, знали только в общих чертах. Но представить себе, может быть, даже вычертить конкретный путь движения какой-нибудь частицы, на которую действует бесчисленное множество сил, — эта задача казалась невозможной. Теперь она стала менее невозможной.

Совет училища командировал юного магистра за границу. Он слушал знаменитых Гельмгольца, Кирхгофа в Берлине, работал у Дарбу и Реваля в Сорбонне, сблизился в Париже с Андреевым, Яблочковым, Ливенцевым — виднейшими русскими учеными того времени.

Жуковский вернулся в Москву с твердо установившимися взглядами и на науку, и на самого себя.

Советом высшего технического училища он был избран профессором по кафедре механики. Сочинение «О прочности движения» принесло ему ученую степень доктора прикладной механики. В 1888 году Жуковский занял кафедру прикладной механики в университете. Он становится деятельнейшим членом всех научных обществ в Москве, где он уже устроился на жительство с матерью, братьями и сестрами.

Отныне история жизни его становится историей научных работ, историей решения задач, смущавших инженеров-практиков. Наивный биограф, который захотел бы следить только за внешней канвой этой жизни, мог бы разве привести несколько писем к родным из новой поездки за границу да перечислить два-три переезда на новую квартиру.

Педагогическая деятельность Жуковского совсем не была похожа на выполнение обязанностей, дававших материальную возможность заниматься научными исследованиями. Нет, то была составная часть научных занятий. И недаром в самой своей исследовательской работе Николай Егорович никогда не отделял своей части от части своих учеников и даже не видел существенной разницы между ними.

— Я занимался этим вопросом, — говорил он молодым ученым, спрашивавшим его мнения о той или иной задаче, — но у меня ничего не вышло. Попробуйте вы, может быть, у вас выйдет!

Он испытывал глубочайшее удовлетворение, прививая своим слушателям любовь к науке. Он изобретал удивительные модели и приборы, чтобы дать наглядное представление о самых отвлеченных задачах. Иногда он приносил в аудиторию клочок живой природы вроде маленькой птички, которую демонстрировал студентам университета, чтобы они могли разобраться в условиях взлета.

Птичка находилась в открытой стеклянной банке и должна была воочию показать, что без сколько-нибудь обширной площадки для взлета подняться в воздух нельзя.

Николай Егорович, доказывая непреложность теории, снял с банки крышку и предоставил птичке выбираться наружу. Некоторое время птичка действительно не могла вылететь. Но, не найдя нужной для взлета площадки, птичка стала делать спирали по стенке банки и, ко всеобщему восхищению, вылетела.

Профессор рассмеялся:

— Эксперимент дал результат неожиданный, но поучительный. Я забыл о спирали!

Жуковский, очевидно, понимал или чувствовал, каким грубым препятствием для движения творческой мысли является привычное мышление, как трудно даже изощренному уму прервать течение привычных представлений и дать место иным, неожиданным и новым. Оттого-то он и приникал постоянно к живой природе с ее поучительным непостоянством, с ее огромным запасом еще не раскрытых тайн, не найденных возможностей.

Над зеленым лугом летали стрелы его арбалета с винтом, когда он занимался измерением и вычислением времени полета. По проселочным дорогам взад и вперед мелькал его велосипед с большими крыльями, когда он изучал сопротивление воздуха. Живая природа открывала тайны аэродинамики этому пророку авиации, предсказавшему мертвую петлю за двадцать лет до того, как ее впервые совершил Нестеров, и за десять лет до появления первого аэроплана.

В ореховском саду под яблонями ставил Жуковский большой эмалированный таз с пробитыми дырочками, исследуя форму вытекающей струи, и на песчаных дорожках чертил первые формулы, когда, исполненный вдохновенного проникновения, думал:

«Все дело тут в тех вихрях, которые срываются с краев отверстия: первоначально они имеют форму отверстия, а затем, стягиваясь, деформируются и деформируют струю… Прибавляя к действию вихрей силу инерции движущихся частиц жидкости, можно получить все изменения струи. Вопрос этот вполне ясен…»

Тайны стихий прояснились исследователю, когда он непосредственно их созерцал. И ореховский пруд, окрашенный мельчайшими зелеными водорослями, мечтал Жуковский обратить в лабораторный прибор для гидродинамических опытов по обтекаемости.

Не внешняя живописность природы, а внутренняя сущность ее явлений была предметом наблюдений Жуковского. Он обладал даром широкого смелого обобщения, как все русские ученые, обладал великим умением видеть главное. Орел видит дальше, но человеческий глаз видит больше, а гений находит главное.

В причудливой струе, выбивающейся из отверстия эмалированного таза, гений угадывает закономерность Ниагарского водопада. Стрелы игрушечного арбалета предрекают ему мертвую петлю самолета. В картонной аэродинамической трубе Московского университета Жуковский испытывал свойства воздушных течений, угадывал законы ураганов и капризы снежных заносов. Жуковский посадил ветер, как пойманного кролика, в деревянную клетку аэродинамической трубы и заставил его обнаружить здесь до конца все свои повадки и хитрости. Жуковский воспроизвел стихию воли в цементированном канале под железной крышей лаборатории, сфотографировал каждое их движение и увидел в кажущемся непостоянстве математическую закономерность.

Геометр и математик с глазами художника, Жуковский проникал в интимную сущность природы, как Пушкин в сокровенную жизнь души человеческой. Стихи Николая Егоровича — а он их писал — были так же плохи, как хозяйственные расчеты Пушкина, но в научных своих сочинениях Жуковский был ясен и точен, как Пушкин в лирике.

Самый огромный ум нуждается для творческого движения мысли в помощи извне, хотя в большинстве случаев им даже и не замечаемой. Природа оказывала Жуковскому такую помощь, как и многим другим великим ученым. Вот почему профессор механики в душе оставался до конца своей жизни сельским жителем, охотником, спортсменом. Он любил соревноваться с братьями, потом с племянниками в искусстве переплывать ореховский пруд, то держа в руках ружье, то ставя на голову подсвечник с горящей свечой. Неутомимый бродяга по полям и лесам, он чувствовал себя тут, как в просторной и светлой лаборатории.

«В лесу за вкусным завтраком у костра начинались обыкновенно разговоры на темы механики, физики, авиации, — рассказывает А. А. Микулин, наш знаменитый авиаконструктор, ученик и племянник Жуковского. — Иногда здесь же, на земле распластывали убитую птицу и начинали изучать конструкцию ее крыльев. Особенное внимание Николай Егорович обращал на геометрическую пропорцию естественных форм природы… Обсуждали мы с ним и такие, например, вопросы: почему убитая птица не падает на землю камнем, а непременно кувыркается на лету?»

За письменным столом в московской своей квартире Жуковский с геометрической выразительностью и математической точностью формулировал законы, управляющие движением воды и воздуха. С помощью чертежей, формул и чисел он вводил людей, умеющих читать их, в огромную лабораторию живой природы.