2. A légkör elektromossága.
A levegő elektromossága derült időben mindig positiv. A talajé negativ, a mint ez minden csúcsban végződő ponton megfigyelhető. A magas levegőrétegek és a talaj között semleges réteg van, melynek vastagsága 1 és 2 méter között változik. Az eszközök azonban csak akkor árulják el az elektromozás nyomait, ha teljesen szabad helyen vannak felállítva és sem fák, sem házak, szóval semmiféle a földfelülettel összefüggő tárgy nem emelkedik föléjök. S csakugyan a völgyekben, fák alatt, a városok utczáin rendesen nyomát sem találni az elektromosságnak, ellentétben azzal az esettel, midőn a megfigyelés sík mezőségen vagy fensíkon történik.
A légkörbeli elektromosság feszültsége a magassággal növekedik. SAUSSURE, ERMANN, BECQUEREL, PELTIER és BRESCHET egybehangzóan megerősítik ez eredményt. SAUSSURE elektrométerével úgy végezte a megfigyeléseket, hogy a hegyoldalon fokozatosan emelkedett. Láttuk, hogy BECQUEREL a Szent-Bernát hegy fensíkjain nyilakat lövöldözött a magasba, melyek fémcsúcscsal voltak felfegyverezve s az elektroskóp rúdjával gyűrű- és selyemmel bevont fémdrót útján közlekedtek. PELTIER sárkányokat használt.
Mindamellett a törvény, mely szerint az elektromosság feszültsége a magassággal változik, nem ismeretes. QUÉTELET Brüsszelben jelentéktelen magasságokra nézve azt találta, hogy a feszültség a magassággal arányos.
A légkör elektromosságának positiv feszültségét nagy magasságokban léghajózások kozben konstatálták. Midőn BIOT és GAY LUSSAC 1804-ben 7000 méter függőleges magasságra fölemelkedtek, a léggömb csónakja alá 50 méter hosszaságú fémdróton függő rézgolyót függesztettek. A drót felső végét az elektrométerhez illesztvén, ez utóbbi az elektromozásnak határozott jeleit adta, melynek intenzitása a magassággal növekedett. Ami a drót elektromosságát illeti, az mindig negatív volt; minthogy azonban megosztás útján gyült az össze, következik, hogy a levegőrétegeké evvel ellenkező vagyis positiv. Igaz ugyan, hogy az alsó rétegek szintén megosztás útján hatva, a golyó és a drót semleges folyadékát szétbontották és a positiv elektromosságot a drót felső vége felé hajtották; de e két ellenkező hatásnak a különbsége negativ eredőt adván, azt mutatja, hogy a felsőbb rétegeknek csakugyan fölös positiv elektromosságuk van.
BIOT és SAVART derült időben tették megfigyeléseiket. S mind az, amit a légkör positiv elektromosságáról mondtunk, csakis ezen feltétel alatt igaz. Ha ellenben az égbolt felhőkkel borul be, az elektromos állapot
446
nagyon változó; az elektromozás jelei azt árulják el, hogy a levegőbeli elektromosságnak nemcsak feszültsége, hanem még természete is változásoknak van alávetve.
Felismerték még azt is, hogy ugyanazon magasságban, ugyan egy állomáson a talaj közelében az elektromosság feszültsége a nap órájától is függ. SAUSSURE és SCHÜBLER megfigyelései szerint első maximumát nyáron reggeli 6–7 óra táján éri el, tavaszkor és ősz idejében 8–9 óra felé, télen pedig 10–12 óra közé eső időben. E maximumát elérvén, feszültsége kezdetben rohamosan, utóbb pedig lassabban fogy, s első minimumára nyáron 4 és 6 óra között sülyed, télen pedig 3 óra táján. Később, midőn a nap leáldozásához közeledik, a légköri elektromosság újból növekedni kezd, igen érezhetően nagyobbodik, midőn a nap a horizon alá merül, az esthajnal tartama alatt tovább nő és a nap lenyugvása után 1 1/2–2 órával második maximumát éri el. Ez a maximum majdnem eléri a reggeli maximum értékét, de rövidebb tartamú és a nap fölkelte felé lassú kisebbedés következik utána.
Ime ennyit a naponkénti periodusról. A derült időjárás légkörbeli elektromossága azonban évenkénti változásoknak is alá van vetve. Általában télen nagyobb feszültségű, mint nyáron. Mik ezen ingadozások okai? más légkörbeli elemekkel vagy hatókkal, pl. a nedvességbeli, hőmérsékleti állapottal függ-e össze? Másrészt meg, mi a levegő positiv elektromosságának az eredete, s hogyan van az, hogy égiháború idején a felhők ellenkezőleg, negativ elektromossággal telnek meg? Végre, vajjon a talaj negatív elektromossága eredménye-e a levegő positiv elektromosságából kiinduló megosztásnak; vagy pedig, mint azt megint más fizikusok hiszik, a szilárd földkéreg tulajdonát képezi-e az, s ha igen, mi az eredete ez esetben? A tudomány még nagyon messze van attól, hogy mindezen kérdésekre vonatkozólag utólsó szavát kimondja; a különböző helyeken, különböző magasságokban folytonosan végezett megfigyelések száma még nagyon is csekély arra, hogy ellenvetések ellen megvédhető elméletet lehetne felállítani.
A naponkénti és az évenkénti időszakos változásokra vonatkozólag, a legáltalánosabban elfogadott nézetek ím a következők.
Az elektrométerekben megfigyelt változások abból a folytonos kicserélődésből származnak, mely egyrészt a talaj, másrészt pedig a levegőnek magasabb rétegei között megy vébe. E szerint e hatások annál intenzívebbek, mentől könnyebben ereszti át a közben levő közeg, t. i. az alsó levegő-réteg a talaj negativ elektromosságát, mely a talajból a légkörbe és a positiv elektromosságot, mely innét viszont a föld felé száll. De
447
minthogy a levegő vezető képessége annál nagyobb, mentől nagyobb a nedvessége, következik, hogy a légköri elektromosság maximumai és minimumai a nedvességi állapot megfelelő változásaival összefüggésben vannak.
Ime ez az oka, hogy a nap keltét egy-két óra múlva egy első maximum kiséri: a nap keltekor a vízgőzök a talajhoz legközelebb eső felületeken össze vannak sűrűdve; az elektromos közlekedés e rétegek s a felső rétegek között meg van szakítva. Midőn e gőzök a napsugarak hatása alatt lassanként emelkednek, a közlekedést újból helyreállítják s az elektromos feszültség csakhamar maximumát éri el; erre a levegő hőmérsékletének emelkedése miatt kisebbedik, mivel a levegő a napsugarak hatása alatt szárad és délután minimumához érkezik. Midőn a nap lenyugszik, a lehűlés, mely az egész légkörben a vízgőzök lecsapódását maga után vonja, az elektromos kicserélődés újból kezdetét veszi, az elektrométer jelzései feltünőbbekké válnak, hogy azután az éjszaka folytában lassanként kisebbedjenek.
Megjegyezték és pedig jogosan, hogy a készülékek jelezte elektromosság, nemcsak a légkörben felhalmozott elektromosság mennyiségétől, hanem a közbeeső rétegek kisebb-nagyobb vezető képességétől is függvén, nem lehet a légkörbeli elektromos tömegek mértéke. Mivel a vezető képesség télen jobb, mint nyáron, az elektrométer csakis azt jelezi, hogy az áramlás, mely a magas rétegek és a talaj között végbemegy, erősebb; ez tehát arra a következtetésre késztet, hogy e rétegek kevésbbé bővelkednek elektromosságban, mint nyáron, amikor a szigetelő képesség jelentékenyebb. A meleg évszak sok égiháborúja ebben leli magyarázatát.
A légköri elektromosság eredetének kérdése kétségesebb. Az általános tény, melynek valódiságához kétség nem fér, a következő: a légkör positiv elektromosságú s ennek feszültsége a magassággal növekszik. A talajnak ellenben negativ feszültsége van. Honnét származik a felső rétegek positiv elektromossága? Ha származása teljesen ki volna derítve, világos, hogy a talaj elektromossága a földgömb levegő burkolatának a szilárd részre ható megosztásából magyarázódnék.
Kezdetben a légtömegek egymás ellenében való mozgásához, vagyis súrlódásukhoz folyamodtak, s e természetes is volt, mivel az elektromosság forrásának eleinte csakis a súrlódást ismerték. Ezt a magyarázatot később elhagyva, a légkör elektromosságát abból a két folyamatból származtatták, melyek földgömbünk felületén csaknem szüntelenül működésben vannak, t. i. a víz párolgásából és a növényi életből. Első ízben VOLTA mutatta ki, hogy a párolgás elektromosság forrása; SAUSSURE, LAVOISIER, LAPLACE
448
megerősítették e megfigyelés helyességét. Végre POUILLET a föltételeket állapította meg. Felismerte, hogy ha a párolgó víz tiszta, a gőz természetes, semleges állapotú; de ha sókat tartalmaz feloldva, úgy elektromossággal van töltve; végre, hogy az elektromosság positiv, ha az oldat konyhasót tartalmaz. Az a rengeteg párolgás volna tehát, mely a tengerek felületen megszakítás nélkül folyamatban van, az elektromosság képződésének soha nem szünetelő oka; azon felül a folyamok édes vize sem tiszta sohasem; ugyanez áll a talajba szivárgó esővízről is s íme ez volna az első forrás, mely a légtenger magas rétegeinek positiv elektromos feszültségére magyarázatul szolgálhatna. Ugyanez mondható a növényi életről is, mely elektromosságot fejlesztő chemiai folyamatokból áll; a szénsav, mely minden égésnél származik, hasonlóképen positiv elektromosságot visz a levegőbe, mialatt a negativ elektromosság a talajban marad. Ezen elmélet ellen, igaz, egy eléggé komoly kifogást tettek, amennyiben felhozták, hogy a párolgás és a növényi élet a nyár idején a legélénkebb, holott az elektrométerek épen ellenkezőleg télen jelzik a legszembetünöbb elektromos feszültséget. Ámde, mint már föntebb is láttuk, mi sem bizonyítja azt, hogy a magas rétegek elektromos feszültsége nem nyáron a bőségesebb; a látszólagos ellenmondás tán abban rejlik, hogy akkor a levegőnek szigetelő képessége nagyobb, s ez okból az elektromos kicserélődés a talaj és a levegő között kisebb. MATTEUCCI kisérletei POUILLET nézeteit látszanak megerősíteni.
Mindazonáltal BECQUEREL, anélkül hogy a levegő positiv elektromosságának e magyarázatát tagadná, elégtelennek tekinti. Szóval, nem fogadja el, hogy valamennyi fizikai, chemiai és fiziológiai hatás, melyek a föld felületén elektromosságot fejlesztenek, együttvéve képesek volnának az elektromosságnak azt a megmérhetetlen mennyiségét szolgáltatni, mely a világtérben eloszlik s a melyet felvenni kényszerülünk, ha a sarkfény tüneményeit magyarázni akarjuk. "Ha ezz volna az eset, miért van mégis, hogy a positiv elektromosság feszültsége folytonosan növekedik, holott épen az ellenkezőnek kellene történnie, midőn az elektromosság forrásától távolodunk?" A tudós fizikus tehát más okot keresett, s azt hitte, hogy a Nap felületén végbe menő jelenségekben csakugyan meg is találja. A hidrogén kiáramlások, melyek rózsa-színű protuberancziák alakjában nyilvánulnak, s a melyeket a csillagászok es idő szerint állandóan figyelemmel kisérnek, positiv elektromosság fejlesztésére adnának alkalmat, mely a Naprendszer bolygói terében súlyos, de rendkívül ritka közeg közvetítésével szétterjed. "Ez az elektromosság a föld légburkolatához érkezik, s azután magába a földbe hatol, miközben intenzitása az útjába
449
eső, folyton sűrűsbödő levegőrétegek ellenállása miatt mindinkább kisebbedik."
Még a PELTIER elméletét kell fölemlítenünk, ki nem fogadja el azt, hogy a légkör derült időben positiv elektromosságot tartalmaz, noha az elektrométerek mutatják. Szerinte a megfigyelt tünemények a talaj negativ elektromosságától származó megosztásnak tulajdonítandók. Ámde akkor meg ennek a negativ elektromosságnak eredetét kellene felkutatni, s így a nehézség csak más felé van hárítva.
3. Elektromos vidékek.
A Notices sur le Tonnerre czimű értekezésében ARAGO néhány czikket szentel a következő kérdések megoldására.
"Vannak-e helyek, hol sohasem dörög ?"
"Mely helyek azok, hol a dörgés a leggyakoribb?
"Dörög-e ugyanannyit a nyilt tengerek fölött, mint a kontinensek belsejében?"
"Befolynak-e a helyi viszonyok e tünemény gyakoriságára?"
"Dörög-e ma ugyanannyit, mint az elfolyt évszázadokban?"
"Milyen az égiháborúk jelenkori geografiai elterjedése, gyakoriságuk tekintetében?"
A megfigyelési adatok fejtegetése, melyek a párisi akadémia örökös titkárának birtokában valának, lehetővé tette, hogy e kérdések közöl egy-kettőre megfeleljen. Bebizonyított dolog, hogy a dörgés a nap- és éj-egyenlőség tájain a leggyakrabban hallatja szavát, vagyis az elektromos viharok ott a leggyakoriabbak. Amint a nagyobb szélességekbe emelkedünk, a jelenség ritkábbá válik. Spitzbergákon és általában a 75. É. sz. fokon túl, pl. Izlandban jóformán soha sem dörög. A helyi viszonyoknak nyilván szembetünő befolyásuk van, a mennyiben Alsó-Peruban, Limában a mennydörgés ismeretlen. Gyakoribb a kontinensen és a szigeteken, mint a tengeren, és ritkább, ha a partoktól távolodunk. A régi szerzők irataiban fölemlített történeti tények "némi valószínűséget látszanak kölcsönözni annak a véleménynek, mely szerint az égiháborúk ereje a régi kor óta kisebbedett. "
FOURNET-nek új vizsgálatai kimutatták, hogy egyes vidékek nagyobb mértékben fészkei a rendkívüli elektromos tüneményeknek mint mások, s hogy a helyi viszonyok befolyása nemcsak a dörgés hiányában vagy gyakoriságában nyilvánúl. E befolyást jellemzendő, FOURNET azokat a vidékeket,
450
melyek ezen különös sajátságokkal bírnak, elektromos vidékeknek nevezte el.
VOLNEY az Egyesült-Államokban 1797-ben tett utazásának leírásában már megjegyezte, hogy az elektromosságnak bősége és ereje, még égiháborús időn kívül is feltünő, s e tüneményt a levegő szárazságának tulajdonította, s annak a rohamosságnak, melylyel ott a párolgás végbe megy. LOOMIS, egyik jelenkori tudós, a következőleg írja le a hatásokat, melyeket New-Yorkban az elektromosság nagy bősége okoz:
"Télen az ember haja sokszor elektromozva van, különösen akkor, midőn finom kaucsuk fésűvel megfésüljük, s a hajszálak olykor felmeredeznek, s mentől inkább igyekezünk hajzatunkat lesimítani, annálinkábh vonakodnak helyen megmaradni. Ilyenkor újjainkhoz tapadnak, ha hozzájuk közeledünk, s hogy ez alkalmatlanságnak véget vessünk, elég, ha hajunkat megnedvesítjük."
"Ugyan ebben az évszakban a gyapjúruházatnak minden része, kivált pedig a nadrág, a levegőben uszkáló pelyheket és szemetet magához vonja; e részecskék leginkább a lábak felé húzódnak s keféléssel csak azt érjük el, hogy még jobban oda tapadnak. Nedves szivacs az az eszköz, a melyet hasonló esetben alkalmazni kell."
"Éjtszaka a fűtött szobának vastag szőnyegei kis serczegést hallatnak; csillognak, ha sétálunk rajtuk s ha kétszer-háromszor gyorsan dörzsöljük, a sugár 2–3 centiméter hosszt is elérhet, úgy hogy csipős szúrást érezhetünk. Fémdarabok, pl. ajtókilincsek, a hozzájuk közeledő kézbe szikrát ugratnak, mely a gyermekeket olykor megijeszti. Sőt még a gázcsapot is meg lehet egyes esetekben gyújtani, ha a szigetelő szőnyegen végig sétálva, újjunkkal közeledünk a csaphoz."
Az Andesek fensíkjain a szárazság hasonló jelenségeket szül. Ugyan ez áll Dél-Afrikának pusztáiról is; midőn a meleg északi szél fúj, LIVINGSTONE szerint az elektromos feszültség oly nagy, hogy a struczmadár tollai önmaguktól megtelnek elektromossággal és erősen berzenkednek; a ruházatnak egyszerű dörzsölése fénylő sugárnyalábokat ad. Mexikónak magasan fekvő fensíkjain, SAUSSURE szerint, a szárazság a tél vége felé rendkívülivé válik, s a testek érintkezésekor jelentékeny erejű szikrák ütnek át. Egy mexikói fizikus, CRAVERI, leírta a tüneményeket, melyeket 1845-ben Nevado de Toluca-nak megmászásakor tapasztalt: "Az elektromos berzengést, melyet ő és vezetői, úgymond FOURNET, valamennyi végtagjaikon, u. m. újjaikon, az orrukon, a füleken éreztek, csakhamar tompa zaj követte, jóllehet még nem zengett az ég; az indiánok hosszú hajai merevek voltak és felborzolódtak, s ez által fejök rendkívül nagyra nővén, babonás félel-
451
mük még fokozódott." A zaj végre igen erőssé vált, s az egész hegységben elterjedni látszott s ahhoz a zajhoz volt hasonló, mely elektromosságtól vonzott és eltaszított kavicsoktól származhatott volna, de valószinűleg azon miriádnyi apró szikrák serczegéséből eredt, melyek a kavicsos talajból ugrándoztak ki.
FOURNET más hasonló tényeket is idéz, melyekről a Jura és az Alpesek hegységeinek több kutatója tett jelentést. Végezzük e fejezetet azon tüneményeknek érdekes elbeszélésével, melyeket SAUSSURE, ugyanaz a fizikus, kinek a mexikói fensíkokon eszközölt megfigyeléseit most említők föl, a Piz Surley granit-hegység csúcsának megmászásáról tett közzé. "Délutáni egy óra tájt finom, ritka szemű jégdara ért bennünket, s ugyanebben az időben a legtöbb szikla-ormot, u. m. a Piz Ot, Piz Jutier, Piz Languard csúcsokat, valamint a Bernina havas ormait ugyan ilyen ólmos eső borította, míg a Saint-Moritz völgyére hatalmas záporeső szakadt."
"A hideg növekedett s d. u. 1 óra 30 perczkor a Piz Surley csúcsára megérkezvén, minthogy a dara-eső erősbödött, száraz kövekből összerakott gúla alatt készülődtünk az étkezéshez. Botomat ehhez az alkotmányhoz támasztva, a hátamban s a bal vállamban igen heves fájdalmat éreztem, a minőt a húsba lassan beszúrt gombostű okozna, s midőn kezemmel odakaptam, a nélkül hogy valamire akadtam volna, a jobb vállamban ugyanoly szúrást éreztem. Azon hiszemben, hogy vászon felöltőmben gombostűk vannak, levetettem; de könnyebbülést távolról sem éreztem, sőt a fájdalom még nagyobbodott, egyik válltól egészen a másikig az egész hátamat ellepte, és olyan zsibongás, fájdalmas szurkálás is kisérte, a minőt a csipkedés-gyötörte helyen a ruhám alatt mászkáló darázs vagy másféle rovar okozhatott volna."
"Gyorsan levetve a másik felöltőmet is, semmit sem födöztem fel tenne, a mi testemet sebezhette volna, s e közben a fájdalom égésszerűvé vált. A nélkül, hogy tovább tünődtem volna, azt képzeltem, hogy gyapjú-ingem tüzet fogott s kezdtem egészen levetkezni, midőn figyelmünket egy zaj vonta magára, mely a posz-méh zümmögésére emlékeztetett. S íme, a botjaink énekeltek ily erősen, oly nemű zajgást okozva, minőt a katlanban forrásnak induló víz hallat; mindez körülbelül 4 percznyi ideig tartott."
"Azonnal átláttam, hogy fájdalmas érzeteim erős elektromos áramlásból erednek, mely a hegy csúcsán megy végbe. Botjainkkal rögtönzött néhány kísérletben egyetlen egy szikrát sem pillanthattunk meg. Semmi világosságot, mely a nappali fény mellett észrevehető lett volna, de a botok úgy rezegtek kezünkben, hogy erős hangot terjesztettek. Akár függőlegesen, a csúcscsal fölfelé, vagy lefelé fordítva tartottuk, akár pedig vízirányo-
452
san, a rezgések változatlanok maradtak, a talaj pedig hatástalannak mutatkozott. Most az ég egészen szürke színnel vonódott be, ámbár a felhők nem borították egyenletesen."
"Néhány pillanattal később azt éreztem, hogy hajam szálai és szakálam meredeznek, olynemű érzést okozva, mint a merev szőrneműn szárazon végig húzott borotva. A kiséretemben levő fiatal ember felkiáltott, hogy pelyhedező bajuszának minden szálát érzi, s hogy füle hegyéből erős áramlások indulnak ki. Én pedig kezemet felemelve, nem kevésbbé érezhető áramokot láttam újjaimból kiömleni. Egy szóval, botokból ruhából, hajból, szakálból s testünk minden kiszökellő részéből erős elektromosság áramlott ki."
"Egy távoli csattanás figyelmeztetett arra, hogy ideje lesz a csúcsot elhagyni, s gyorsan mintegy 100 méternyire lebocsátkoztunk. A mint jobban és jobban előre hatoltunk, a botjaink folyton gyengébben rezegtek, s akkor, midőn hangjuk csak úgy volt hallható, ha a fülünkhöz közelítettük, megállapodtunk. A hátunk sajgása a lebocsátkozás első lépései után megszűnt, de általános benyomása emlékezetemben maradt. 10 perczczel az első mennydörgés után egy második, igen messze eső égzöngés hallatta szavát, s ezek voltak az egyedüliek. Egy villám sem villant fel s a csúcsról való elindulásnk után fél órával a daraesés megszűnt; a felhők szétszakadoztak. Végre, d. u. 2 óra 30 perczkor újból elértük a Piz Surley domináló csúcsát, hol is a napot újra láttuk. Ugyanaz nap azonban a berni Alpeseken heves égiháború dühöngött és a villám egy angol hölgyet agyonsújtott..."
"Az elektromos tünemény, melyet ma elmondtunk, s a melyet a botok éneklésének, vagy szikrák búgásának lehetne nevezni, a magas hegységekben nem ritka, de nem is épen nagyon gyakori. A vezetők közől, kiket ez iránt kikérdeztem, egy-kettő soha sem vette észre, mások meg egész életökben csak egy-kétszer figyelték meg. Azonban megjegyzendő, hogy épen azokon a napokon szokott mutatkozni, midőn a fenyegető égboltozat az utazókat a kiemelkedő csúcsoktól távol tartja."
Hasonló tüneményeket két évvel előbb WATSON és egy turista-társaság és vezetőik figyeltek meg, midőn a Jungfrau nyergét mászták meg. Dara-eső helyett szapora hózápor kisérte az elektromos feszültségnek itt a magas régiókban jelentkező eme különös nyilvánulásait a botok, balták s más hegyes tárgyuk fütyüléséhez a hópelyhek zaja csatlakozott, mely, mint WATSON mondja, a jeges zápor esésének zajához hasonlított.
Egybefoglalva a mondottakat, látjuk, hogy valamint vannak vidékek, melyek száraz időben tetemes feszültséggű elektromosságot képesek
453
VIII. TÁBLA.
A JUNGFRAU-CSÚCS KÉPE AZ UNSPUNNEN KASTÉLY ROMJAIVAL.
454
455
fejleszteni, ép úgy vannak a földön olyan helyek is, melyek magas fekvésöknél, csúcsos-hegyes alakjoknál fogva különösen alkalmasak a föld felületén felhalmozott elektromosság kifolyasztására. Az első esetben a jelenségek magyarázatára bizonyos szelek tartósságát, a velök járó bőséges párolgást s ennek következményét, a levegő szárazságát, az elektromosság nyilvánulásának eme főkellékét hívhatjuk segítségül. De ha ekként nagyjából számot adhatunk is a megfigyelt tényekről, még vajmi keveset tudunk létrejövetelök és más meteorológiai tüneményekkel való kapcsolatuk bonyolódott körülményeiről.
