XIV. FEJEZET.
HARMAT: BŐSÉGES KÉPZŐDÉSÉRE TISZTA ÉG ÉS CSÖNDES DE NEDVES LÉGKÖR SZÜKSÉGES. – A HARMATOS ANYAGOK HIDEGEBBEK MINT A HARMATTALANOK. – A HARMATOS ANYAGOK JOBB SUGÁRZÓK MINT A HARMATTALANOK. – A HARMAT A LÉGKÖRI GŐZ LEVERŐDÉSE OLY ANYAGOKRA, MELYEK SUGÁRZÁS FOLYTÁN MEGHÜLTEK. – A HOLD SUGÁRZÁSA. – A NAP ALKATA. – FÉNYES VONALAK A FÉMEK SZÍNKÉPEIBEN. – AZ IZZÓ GŐZ AZON SUGARAKAT NYELI EL, MELYEKET MAGA IS KÉPES KIBOCSÁTANI. – KIRCHHOFF ÁLTALÁNOSÍTÁSA. – FRAUNHOFER VONALAI. – NAP-CHEMIA. – A NAP SUGÁRZÁSA. – HERSCHEL ÉS POUILLET KISÉRLETEI – MAYER METEÓROS ELMÉLETE. – HELMHOLTZ ÉS THOMSON ELMÉLETEI. – AZ ÁRAPÁLY HATÁSA A FÖLD FORGÁSÁRA. – A NAPRENDSZER ERÉLYE. – HELMHOLTZ, THOMSON, WATERSTON. – A NAP VONATKOZÁSA AZ ÁLLATI ÉS NÖVÉNYI ÉLETHEZ. – FÜGGELÉK.
647. Hallottuk, hogy légkörünk több vagy kevesebb vízgőzt mindig foglal magában; ennek megsűrűdése képezi felhőinket, a ködöt, jégesőt, esőt és havat. A megsűrűdésnek egy különös esetére fogjuk most irányozni figyelmünket, a harmatnak nagy érdekű és igen szép jelenségére, melyről sok ideig téves nézetek uralkodtak. Légkörünk vízgőze hatalmas sugárzó, de szét van oszolva a levegőben, melynek tömege rendesen százszorta is nagyobb saját tömegénél. E vízgőznek tehát, mielőtt sűrűdése pontjára juthatna, nem csak saját melegén kell túladnia, hanem a körötte levő nagy mennyiségű levegőén is. Meghidegüléséuek innét származó késedelme lehetővé teszi, hogy jól sugárzó testek a föld szinén felülmúlhassák a gőzt a meghülés gyorsaságában; s
ez okból a vízgőz rajtok folyadékká sűrűdhetik, sőt dérré is fagyhat, holott a felszín felett nehány lábnyi magasságban megmarad légnemű halmazatában. Ez csakugyan így van annál a szép jelenségnél, melyet most veszünk vizsgálat alá.
648. Egy londoni természetvizsgálónak köszönjük a harmat helyes elméletét. Dr. Wells 1818-ban tette közzé az e tárgyról szóló gyönyörű értekezését. Kisérleteit Surreyben, egy kertben tette, három mértföldnyire a Blackfriars Bridgetől. A harmat összegyüjtésére gyapjú-pamatkákat használt, melyek szárazon tíz-tíz gránt (*) nyomtak. E pamatkákat tiszta éjszakán kirakta s azután a reájok vetődött harmat mennyiségét súlyuk gyarapodásából határozta meg. Csakhamar reájött, hogy bármi takarja is el a szabad eget a gyapjú elől, mindez gátolja a harmat leverődését. Kis deszkát támasztott négy dugóra; a gyapjú-pamatkák közül egyet a deszkára tett, egyet pedig alája. Amannak a súlya egy tiszta éjszakán 14 gránnal gyarapodott, emezé csak négy gránnal. Kemény papirosból egy táblát, házfedól módjára, hajlított össze s egyik gyapjú-pamatkáját e födél alá fektette a fűre. E gyapjúnak egy éjszakán 2 gránnal gyarapodott a súlya, holott egy másik ugyanakkora darabka gyapjú, mely ugyanakkor szintén a füvön feküdt, de melyet födél nem takart, 16 grán nedvességet gyűjtött össze.
649. Mi okozza a harmat leverődését? a földből felszálló gőz-e? vagy az égből hulló finom eső? Mind a két nézetnek voltak védői. Hogy azonban nem a földből száll fel, azt bizonyítja az iménti tény, mely szerint az aládugózott deszka fölött több nedvesség gyülemlett össze, mint a deszka alatt. Hogy nem is finom eső, azt meg az a tény bizonyítja, hogy a legtisztább éjeken legbőségesebb a leverődés.
650. Dr. Wells ezután hőmérőket állított ki, úgy, mint az elébb gyapjú-pamatkákat; s azt találta, hogy azokon a helyeken, melyeken a harmat legbővebben esett, a hőmérsék legmélyebbre csökkent. Az
(*) Régi súlyegység, magyarul szemer: "egy árpaszem nehézségű mérték" (Szily Kálmán: A magyar nyelvújítás szótára, 1902.) [NF]
imént említett, aládugózott deszka fölött 5 C. fokkal mélyebben állott a hőmérő, mint a deszka alatt. A hőmérő a papiros födél alatt 5.5 C. fokkal volt melegebb, mint a szabad füvön. Azt is tapasztalta, hogy midőn tiszta éjszakán gyepre tette hőmérőjét, ezen néha 7.8 C. fokkal is alább esett a higanyoszlop, mint ugyanoly hőmérőben, mely szabad levegőben függött 4 lábnyira a gyep fölött. A hőmérők mellé gyapotdarabkákat fektetett; a gyepre tett darabkának súlya 20 gránnal, a levegőbe függesztetté pedig csak 11 grannal gyarapodott. A hőmérsék csökkenése és a harmat leverődése karöltve jártak. Nem csak mesterséges ernyők gátolták a hőmérsék csökkenését és a harmat képződését, a felleg-ernyő is hasonló módon hatott. Egy ízben azt észlelte, hogy a füvön fekvő hőmérője, mely 6.6 C. fokkal állott alább a függő hőmérőnél, emelkedni kezdett, a mint egy pár felhő vonult el fölötte, elannyira, hogy csak 1.1 C. fok lett köztük a különbség. A hőmérőnek a szerint emelkedett vagy csökkent a hőmérséke, a mint a fellegek a hőmérő zenitjébe jöttek vagy onnét eltűntek.
651. Ily bámulatos tisztasággal és ügyességgel kigondolt és véghezvitt kísérletek alapján Dr. Wells a harmatról egy elméletet terjesztett elő, mely a reá következett kritikát minden tekintetben kiállotta s most általánosan el van fogadva.
652. A harmat a sugárzás okozta hülés következménye. "A fű felső részei az üres tér felé sugározzák melegüket; ez pedig épen mivel üres, semmi hőt nem ad vissza. A fű alsó részei, csekély vezetőképességöknél fogva, nagyon keveset szállíthatnak a föld melegéből a felső részek számára, melyek, ha ugyanakkor csak csekély hőmennyiséget kapnak a légkörtől és semmit az oldalt fekvő testektől, hidegebbekké válnak a levegőnél; ennek vízgőzeit tehát harmattá sűrítik, feltéve, hogy annyi vízgőz van jelen, mennyit a fűnek alábbszállt hőmérséke megkiván." Hogy pedig a gőz, mint hatalmas sugárzó, miért nem hűl meg oly gyorsan mint a fű,
azt már megmagyaráztam önöknek abból, hogy a gőznek nem csak saját, hanem a körötte fekvő nagy sokaságú levegő melegén is túl kell adnia.
653. A harmat tehát a légköri gőz oly anyagokra verődésének eredménye, melyet a sugárzás eléggé lehűtött. Minthogy pedig a testek sugárzó képessége nagyon különböző, ennek megfelelőleg a harmat lecsapódásában is várhatunk különbségeket. Wells ezt is bebizonyította. Gyakran látta, hogy fűre és fára bőven rakódott a harmat, holott a szomszédos kavicsutakon semmit sem lehetett észlelni. Fémlemezek, melyeket kitett, egészen szárazak maradtak, a mellettök fekvő testeket pedig harmat borította. Valamennyi ily esetben azt találta, hogy a fém hőmérséke magasabb volt, mint a harmat borította anyagoké. Tökéletesen összevág ez abbeli tapasztalatunkkal, hogy a fémek a legroszabb sugárzók. Egy ízben fémlemezt fektetett a fűre s üveghőmérőt a lemezre. A hőmérőt egy idő mulva harmat bontotta, a lemez pedig száraz maradt. Ebből azt következtette, hogy a hőmérő, habár a lemezen feküdt, még sem osztozott ennek hőmérsékében. Az első hőmérőhöz még egyet fektetett, melynek aranyozott volt a golyója; a födetlen üveghőmérő – jól kisugárzó test – 5 C. fokkal hidegebb maradt társánál. Nem épen könnyű feladat, valamely test valódi hőmérsékét meghatározni: a levegőben függő üveghőmérő nem jelzi a levegő hőmérsékét; saját magának, mint sugárzó vagy hőnyelő testnek, képessége is részes a jelzésben. Derült napszakán, midőn a nap süt, a hőmérő melegebb a levegőnél, derült éjszakán ellenben a levegő melegebb a hőmérőnél. Láttuk, hogy egy felleg átvonulása, nehány percz alatt 5.5 C. fokkal emelheti a hőmérő állását. Nyilvánvaló, hogy a hőmérsék ezen emelkedése nem jelenti a levegő hőmérsékének megfelelő gyarapodását, hanem csupán azt, vajjon a felleg felfogja-e vagy visszaveri-e a hősugarakat, melyeket a hőmérő kisugároz.
654. Dr. Wells több sajátságos hatás megmagyarázására és sok elterjedt hibás nézet helyreigazításána is felhasználta elméletét. A holdvakságot a szem sugárzása által okozott meghűlésnek tulajdonítja; a hold fényének nem levén benne egyéb szerepe, mint az, hogy a légkör tisztaságáról tanúskodik. A hold sugarainak tulajdonított rothasztó hatás voltaképen a nedvesség leverődésének tulajdonítandó, mely harmatképen lepi el a szabadra tett állati anyagokat. Hogy a dér megcsípi a gyönge növényeket, midőn a kert levegőjének hőmérséke nehány fokkal feljebb áll a fagypontnál, ezt is a sugárzás okozta hűlésnek kell tulajdonítani. Pókháló takaró is elegendő lenne, hogy a növények épen maradjanak.*
655. Wells volt az első, a ki megmagyarázta a jég mesterséges eléállítását Bengaliában, hol máskülönben a természet maga soha sem csinálja ezt az anyagot. Lapos gödröket ásnak, ezeket félig betömik szalmával s a szalmára, derült éjszakákon, vízzel telt lapos serpenyőket tesznek. A víz erős sugárzó; bőven árasztja melegét a térbe. Az így vesztett meleget a föld nem pótolhatja; e hőforrást elvágja a nemvezető szalma. Napfölkeltére jéglepény képződik minden egyes edényben. Ez Wells magyarázata; s kétséget nem szenved, hogy helyes is. Azt hiszem azonban, hogy egygyel-mással még meg kell toldani e magyarázatot. A leirásból azt veszszük ki, hogy a jégképződésre nem csupán tiszta levegő, hanem száraz levegő is kell. Azon éjszakák, mondja
* Erre nézve a következő szép helyet találjuk Wells értekezésében: "Gyakran mosolyogtan – a fél-tudás büszkeségével – midőn láttam, micsodás eszközöket alkalmaznak a kertészek, gyönge növényeket a dértől megóvandók; mert lehetetlennek látszott előttem, hogy oly vékony szalmaréteg vagy efféle laza állomány meggátolhassa a növényeket, hogy a légkör hőmérsékében ne osztozzanak. Ebben láttam ugyanis a növényeket fenyegető veszedelmet. Megismervén későbben, hogy nyugodt és tiszta éjszakán a földszínén levő testek, melegök elsugárzása következtében, hidegebbek lesznek a légkörnél, azonnal beláttam, az általam haszontalannak tartott szokás helyes alapját".
Sir Robert Barker, legalkalmasabbak a jégképződésre, melyek legtisztábbak és legderültebbek s melyeken nagyon kevés harmat esik éjfél után. A szórtan [itt: vastagon] nyomatott kifejezés igen jelentékeny. Hogy a jég bőségesen képződjék, a légkörnek nem csak tisztának, hanem vízgőztől aránylag mentnek is kell lennie. A mint a szalma, melyen a serpenyők feküsznek, megnedvesedik, mindjárt kicserélik száraz szalmával. Wells szerint ennek abban van az alapja, hogy a szalma, megnedvesedése következtében, tömörebbé s egyúttal jobb hővezetővé válik. Meglehet, hogy így van; de az is bizonyos, hogy a gőz, mely a nedves szalmáról fölemelkedik és ernyőként szétterül a serpenyők felett, feltartóztatná a hűlést és késleltetné a fagyást.
656. Wells megtört egészséggel folytatta és fejezte be szép vizsgálatait. Értekezését a sír szélén irta. Mintája ez a bölcs búvárkodásnak és a világos eléadásnak. Nem hamarkodott, de nem is volt nyugta mindaddig, míg hatalmába nem kerítette a tárgyat; addig szögezte rá szemét, míg tisztán nem látta. Igy megoldotta feladatát és a megoldást oly módon irta le, mely halhatatlanná teszi művét.*
657. Az ő ideje óta sok experimentator foglalkozott az éjjeli sugárzás kérdésével; de Wells elméletét, noha sok becses tény gyülemlett össze, a Mellonitól eredő kiegészítést kivéve, valami fontossal nem gyarapították. Glaisher, Martins és mások részletezték e tárgyat. A következő tábla nehány eredményt foglal magában, melyeket Glaisher úgy nyert, hogy hőmérőket tett ki, különböző magasságra a gyep felett. A nagy füvön fekvő hőmérő lehűlését 1000-nek tévén, a többi számok az illető állásokban lévő hőmérők hűlését fejezik ki.
* Megelőzi az értekezést Wellsnek saját életleirása. Értéke vetekszik egy Montaigne-féle Essay-vel.
Kisugárzás.
| hosszú fű 1 hüvelyknyire 2 " 3 " 6 " 1 lábnyira 2 " 4 " 6 " |
a fű hegye fölött " " " " " " " " " " " " " " |
1000 671 570 477 282 129 86 69 52 |
658. Azt lehetne kérdezni, hogy a hőmérő, mely jó sugárzó, miért nem hűl meg ép annyira, midőn szabadon függ a levegőben, mint mikor a föld szinén fekszik? Wells megfelelt e kérdésre. Ez onnan van, mivel a meghűlt hőmérő meghűti a vele közvetetlenül érintkező levegőt is; e levegő összehuzódik, alá sülyed s melegebb levegő kerül a helyére. Igy a szabad hőmérő meg van gátolva abban, hogy hőmérséke sokkal mélyebbre essék a levegő hőmérsékénél. Ez egyszersmind az oka, hogy bőséges harmatképződésre miért kell csöndes éjszaka; mert ha szél fúj, akkor a fűszálak között folytonosan friss levegő kering s meggátolja a fűszálakat abban, hogy sugárzás folytán jelentékenyen meghűlhessenek.
659. Ha tiszta az ég s valamely sugárzó testet kiteszünk, e test azon lesz, hogy a levegő hőmérsékét a magáétól – ha szabad e kifejezéssel élnem – egy bizonyos hőmérői távolságban tartsa. E távolság a test sugárzó képességétől függ, de jósokáig független a levegő hőmérsékétől. Pouillet például, bebizonyította, hogy aprilisban, midőn 3.6 C. fokú volt a levegő hőmérséke, a dunnapehely –3.5 C. fokra hűlt le a sugárzás következtében. Az egész hűlés tehát 7.1 C. fokra rúgott. Juniusban, midőn 17.75 C. fokú volt a levegő hőmérséke, a sugárzó dunnapehelyé 10.54 C. fok. A dunnapehely sugárzás okozta hűlése most 7.21 C. fok, tehát majd csak annyi, mint aprilisban. Míg a külső hőmérsék ekként tágas
határok között ingadozik, a különbség, mely a sugárzó test és a körötte fekvő levegő hőmérséke között mutatkozik, jóformán állandó marad.
660. E tények alapján sikerült Melloninak még egy fontos toldalékot csatolni a harmat elméletéhez. Azt találta, hogy egy a földön fekvő üveghőmérő legfölebb 2 C. fokkal áll alább, mint a mellette fekvő, ezüstözött golyójú hőmérő, mely alig sugároz valamicskét. E 2° C. azt az imént említett hőmérői távolságot jelöli tehát, melyet az üveg saját és a körötte fekvő levegő hőmérséke között fenntartani igyekszik. De Six, Wilson, Wells, Parry, Scoresby, Glaisher és mások 10 C. foknál is nagyobb különbségeket észleltek a két hőmérő között, melyek közül az egyik a füvön feküdt, a másik pedig nehány lábnyi magasan függött a fű fölött. Hogyan lehet ezt megmagyarázni? Melloni szerint igen egyszerűen így: először is a fűszálak, sugárzásuk folytán, 2 C. foknyira lehűlnek a környező levegő hőmérséke alá; azután a fűvel érintkező levegő hűl le s a fű körül mintegy hideg légfürdőt képez. De a fű oda törekszik, hogy megtartsa a fennebbi állandó különbséget a maga hőmérséke és a környezet hőmérséke között. Még jobban hűl tehát; de a levegő is hűl, a hidegebbé lett füvel való érintkezés folytán. A fű ismét helyreállítani törekszik az elébbi különbséget s a levegő ismét követi a fűvet. És így a hatások és visszahatások során végig, a fűvel érintkező egész légréteg hőmérséke sokkal jobban megcsökken, mint a mennyire a fű valódi sugárzásának megfelelne.
661. Ennyit a föld sugárzásáról; a holdé nem fog bennünket ily sokáig foglalkoztatni. Sok sikertelen kisérletet tettek, hog'y a holdsugarak melegét felfedezzék. Kétséget nem szenved, hogy minden világító sugár hősugár is egyúttal, de a fénylő erő még csak nem is megközelítő mértéke a sugár melegítő erejének. Melloni egy nagy polyzonális lencsével hővillanyoszlopára vetette a hold képét, de a lencse hidege több mint elegendő volt arra, hogy a holdnak netalán meg-
lévő melegét elfödje. Besátorozta a lencsét az ég felől, az oszlopot a lencse gyujtópontjába állította, várakozott, mig zérusra jött a tű, s ekkor hirtelen elkapta az ernyőt, s az összetömörített fény az oszlopra esett. A gyönge léghuzam, mely a kisérlet helyén átvonult, elég volt a hatás elfödésére. Azután üvegernyőkkel zárta be a hővillanyoszlop előtt lévő csövet. A fény szabadon mehetett át az üvegernyőkön az oszlop feketített lapjára s itt hővé alakulván, az üvegernyőkön át, többé vissza nem juthatott. Igy gyűjtötte össze Melloni a hatásokat – Saussure példáját követve; s 3 vagy 4 fokú elhajlást kapott a galvanométeren. Az elhajlás melegről tanuskodott.
662. A teli hold által kibocsátott meleg legnagyobb részének sötét sugarakból kell állania s ezeket a mi légkörünk majdnem egészen elnyeli. De, ha talán némelyek közülök el is érhetnék a földet, ezeket az oly lencse, a milyet Melloni használt, tökéletesen elvágná. Megérdemelné a fáradságot, fémvisszaverővel és nem lencsével tenni e kisérletet. Magam is megkisérlettem ezt, nagy méretű kúpos visszaverővel, de eddig mindig meghiúsította a londoni levegő állhatatlansága.
663. Most arra a forrásra irányozzuk gondolatunkat, melyből a földnek és a holdnak összes melege származik. E forrás a nap; mert feltéve, hogy a föld megolvadt golyó volt egykor, most pedig hűlő, úgy az a hőmennyiség, mely a föld belsejéből a felszínt eléri, már régóta egészen jelentéktelen. Először is vizsgáljuk meg, mi az alkotása annak a csodálatos testnek, melynek fényt és életet köszönünk.
664. Csak lassanként közeledjünk tárgyunkhoz, hogy lelkünk, előzetes gyakorlás után, elkészüljön ily nagy kérdés fejtegetésére. Hogy miképen állítjuk elé a villanyfény színképét, azt már tudják. Ime, egy ily színkép van most vetve az ernyőre; két láb a szélessége, 8 láb a hossza, s ott van valamennyi ragyogó színfokozata, úgy, a mint az egyik a másikba átsimulódik, a folytonosság megszakadása nélkül. Azt a fényt, mely e színképet adja, villanylámpánk fehérizzó
széncsúcsai árasztják, s valamennyi fehérizzó, szilárd test hasonló színképet ad. Ha e platinahuzalt fehérizzóvá teszem, villanyáramot járatván benne, s prizmán keresztül vizsgálom a fényét, ugyanazt a színsorozatot találom benne, s hézagot a színek között nem vehetek észre. De a fémet nagy hőségben – például a villanylámpa hőségében – elillantathatom s az ernyőre vethetem a fém fehérizzó gőzének, tehát nem a fehérizzó szilárd fémnek, a színképét. Ime, a színkép most meg van változtatva; nem áll többé a színeknek folytonos sorozatából, hanem egy csomó ragyogó vonalból, melyeket sötét közök választanak el egymástól.
665. A széncsúcsok most így vannak rendezve: az alsó széncsúcs körülbelül 1/2 hüvelyk átmérőjű henger, bevájt lyukkal a felső lapjában. E lyukba beteszszük e darab zinket s azután reá eresztjük a felső széncsúcsot. Az áram áthalad, s most a csúcsokat szétválasztjuk, s a köztük támadó fényív képét az ernyőre vetjük. Ime e biborfényű szalag, melynek 18 hüvelyk a hossza. A színes ívet zinkgőz képezi; zinkatómok vannak benne, melyek az egyik széncsúcstól a másikhoz löveltetnek. E részecskék bizonyos, meghatározott időszakokban rezegnek, a szín pedig, melyet látunk, keveréke e rezgések benyomásának.
665 a. Prizmával az ív fényét alkotó színeire bontván, most már nem kapunk folytonos színképet, hanem e vörös és kék szinű ragyogó szalagokat.
666. Megszakítom az áramot, a zinket eltávolítom s darabka rezet teszek helyébe. Ha a fényívet ismét létrehozzuk, zöldfényű sugár-áramot kapunk, melyet szintúgy elemezhetünk, mint a zink biborszinű fényét. Ime, a réz színképében e ragyogó zöld szalagok vannak, melyek a zink színképében nem voltak jelen. Ebből biztosan következtethetjük, hogy a réz atómjai, a Volta-féle ívben oly időszakokban rezegnek, melyek a zinkéitől különbözők. Vizsgáljuk most meg, vajjon e rezgésszakok összezavarodnak-e egymással, ha sárgarézzel, tehát oly anyaggal dolgozunk, mely rézből és zinkből van
összetéve. Ime, önök előtt van most a sárgaréz színképe; ha pedig az elébbi két kisérletbeli képet megtartották emlékezetökben, a mostani színképen felismerhetik, hogy benne a réznek és a zinknek, elébb elválasztva megjelent, színképei egymásra vannak téve. Az ötvözet, legcsekélyebb összezavarodás nélkül, ép azokat a sugarakat löveli ki, melyek a benne foglalt fémekre külön-külön jellemzők.
667. Minden fémgőznek meg van a maga sajátságos szalagrendszere, melyet kisugároz; s reá nézve e rendszer ép oly jellemző, mint egyéb más physikai és chemiai tulajdonságai, melyek az ő egyediségét meghatározzák. A kellő szabatossággal tevén e kisérletet, azt is kimérhetjük, hogy mely helyen jelennek meg az egyes fémekhez tartozó ragyogó vonalak. S ha e vonalakat ismerjük, csak a színképet kell megtekintenünk, azonnal megnevezhetjük magát a fémet. Sőt mi több, még a kevert színképnél is pontosan megnevezhetjük azon keverék egyes alkotó részeit, melyből a fény kisugárzott. Ismeretlen vonalak megjelenéséből, új fémek létére következtettek. Igy fedezte fel Bunsen és Kirchhoff például a cäsiumot és a rubidiumot, s ugyan e módon fedezte fel Crooks az egyetlen egy ragyogó zöld vonalat adó thalliumot.
668. E törvény nem csak magukra a fémekre, hanem a fémek illékony vegyületeire is áll. Darabka nátriumot teszek az alsó szénhengerre, s megindítom a villanyáramot az alsó széncsúcstól a felső felé. A nátrium színképe egyetlen egy ragyogó sárga szalagot ad. Nagyobb finomságú kisérletnél e szalag kettőre oszlik, keskeny sötét hézaggal közöttük. Távolítsuk el a nátriumot a lámpából s tegyünk közönséges sót, azaz chlórnátriumot helyébe. E magas hőmérséken a só illékony; s íme, tökéletesen azt a sárga szalagot adja, melyet a fém adott. Hasonló módon eléidézhetem a chlórstrontiummal a strontium nevű fém szalagjait; s a mész, a magnézium, a lithium chloridjaival az illető fémek színképeit.
669. Befejezésül, e hengerbe lyukak vannak fúrva, melyekbe az imént említett valamennyi anyagnak keveréke van betömve. Bizonyára nem lehet képzelni ragyogóbb valamit annál a színképnél, mit e keverék most az ernyőre vet. Minden egyes anyag a maga sajátságos sugarait löveli ki, melyek az egész, 8 láb hosszú színképet, keresztben szeldelve, élénk szinezetű, egyközű szalagokra osztják. Megismerkedvén előzetesen azon vonalakkal, melyeket e fémek egyenként sugároznak, meg is fejthetnék e színképet s megnevezhetnék azon anyagokat, melyek e színkép létrejöttében szerepelnek.
670. A Volta-féle ívet csak azért használtuk itt, mert fénye elég erős, hogy az ily nagy számú hallgatóság is láthassa, mint a minő most e helyen összegyülekezett.* De megtehetnők e kisérleteket a forrasztócső lángjával is. A lángot a belé tett nátrium vagy chlórnátrium sárgára festi; a strontium vörösre; a réz zöldre é. u. t. Az így szinezett lángok prizmával elemeztetvén, tökéletesen azokat a szalagokat adják, melyeket az imént mutattam önöknek.
671. Látjuk tehát, hogy az izzó gőzök bizonyos, meghatározott sugárcsoportokat sugároznak ki. Fordítsuk most figyelmünket azon bizonyos sugárcsoportokra, melyeket a légnemű testek elnyelnek. A gázok e válogatósságát Sir David Brewsternek egy híres kisérletével fogom bemutatni, eléadásra való kisérlet alakját adván neki. E hengerbe, melynek két végét üveglemezek zárják, salétromossavas gázt bocsátok be; jelenlétét ez élénk barna szín megjelenti. Ha most egy ragyogó színképet vetünk az ernyőre s a lámpából kijövő sugárnyaláb útjába e barna gázzal megtöltött hengert beállitjuk, azt látjuk, hogy az eddig folytonos színképet egyszerre számos sötét szalag barázdálja át. A salétromossavgáz az e sötét szalagoknak megfelelő sugarakat letartóztatja, a közbeeső fényszalagokat pedig akadály nélkül átbocsátja.
* A lithium pompás kék szalagja a villany-lámpával fedeztetett fel a Royal Institution előadó termében.
672. S ezzel eljutottunk ama nagy elvhez, mely e tüneményeket egybefűzi, s melyre itt-ott már czéloztunk is. Ezen elv, melyet Kirchhoff tanár fejezett ki először, így hangzik: minden gáz vagy gőz ép azokat a sugarakat nyeli el, melyeket maga sugározhat. Az egybizonyos időszakban rezgő atómok azokat a hullámokat tartóztatják le, melyek ugyanazon időszakban rezegnek, mint maguk az atómok. Azok az atómok, melyek vörös fénynyel rezegnek, letartóztatják a vörös fényt; azok, melyek sárga fénynyel rezegnek, letartóztatják a sárga fényt; azok, melyek zölddel rezegnek, a zöldet é. u. t. Azt önök már tudják, hogy az elnyelés az éter mozgásának átruházódása azon tömecsekre, melyek az éterbe vannak merülve; s minden egyes atóm, főkép azokat a hullámokat nyeli el, melyeknek rezzenet-ideje összhangzásban van magának az atómnak rezzenet-idejével.
673. Bizonyítsuk ezt be kisérlettel. Már tudjuk, hogy a nátriumláng, elemezve, egy ragyogó sárga szalagot ad. E lapos edényben alkohol és víz keveréke van. Megmelegítvén e keveréket, meggyujthatjuk a belőle fejlődő gőzöket: oly gyöngén világító lángot ad, hogy alig látható. Keverjünk most a folyadékba konyhasót s gyujtsuk meg újra; íme a láng, mely csak az imént alig volt látható, ragyogó sárga. Ez meglévén, folytonos színképet vetek az ernyőre, s a villanylámpából eredő sugár útjába beállítom a sárga nátrium-lángot. Tessék most pontosan megfigyelni a színképet: egy lobogó szürkés szalagot látnak a sárgában. E szürke szalag ugyan nagyon gyönge, mind a mellett elegendő annak a megmutatására, hogy a láng legalább némileg elnyelte a színképből a sárgát. E láng ugyanazt a fényt nyelte el némileg, melyet maga sugároz ki.
674. De a hatás sokkal szembeötlőbbé is tehető. A sólángot eltávolítom s a Bunsen-féle gázégető rendkívül forró lángját teszem a lámpa elé, és pedig úgy, hogy az a nyaláb, melynek szétbontásából majd színképünk ered, a lángon legyen kénytelen átmenni. E kis platinahálóba darabka nát-
riumfém van téve, akkora mint egy borsó. Az égő nátrium erős fényt sugároz, úgy kell tehát intézkednüuk, hogy e fény ne eshessék az ernyőre, melyen a színképnek meg kell jelennie. Elébb a színképet idézem elé, s most a nátriumos platinahálót besülyesztem a lángba, melyen a lámpa fényének át kell mennie. A nátrium azonnal élénk sárga szinűre festi a lángot; s íme, a színkép sárgájában árnyékot látnak végigvonulni. A hatás azonban még nem érte el a maximumát. A nátrium rövid idő mulva élénken kezd égni, s ugyanabban a pillanatban egészen kivágva látják a sárgát a színképből; egy igen sötét rúd jelenik meg a helyén. E heves égés nehány másodperczig tart. Ha a lángot elvonom, a sárga ismét megjelenik az ernyőn s ha visszateszem, a sárga szalag ismét ki van oltva. Tízszer megtehetem ezt egymásután, s ennél meggyőzőbb kisérlet alig találkozik [találtatik] az egész optikában. Világosan be van itt bizonyítva, hogy az a fény, melyet a nátriumláng elnyel, ugyanaz a fény, melyet e láng kisugározhat. *
675. Tegyük meg még pontosabban e kisérletet. A színkép sárgája egy bizonyos térre terjed el; s most azt kell megvizsgálnunk, vajjon az a rész, melyet a nátriumláng a sárgából elnyel, ugyanaz a része-e a sárgának, melyet a nátriumláng kisugároz. Kevés sós vízzel megnedvesítem a széncsúcsok végét; a folytonos színkép megjelenik a nátrium sárga szalagjával, mely ragyogóbb levén, kiválik a többi sárgából. Most beállítom a nátriumlángot s íme, épen az a szalag van kioltva a színképből, mely az imént kitündökölt a sárgában.
676. 676. Az elébb láttak már egy oly színképet, melyet különböző anyagok keveréke sugárzott ki, s mely élesen
* Mielőtt a fém elégetését megpróbáltam volna, magát a sólángot, 10 láb hosszú vályút használva, vettem kisérlet alá, de a hatás nem volt oly szép, mint az, melyet a fém elégetése adott. E kísérlet először tétetett, midőn az előadásra készültem, melyet 1861-ik év junius havában tartottam a "Napchemia physikai alapjáról".
körvonalozott ragyogó szalagokból állott, sötét közök által elválasztva egymástól. Ha azt a keveréket, mely a szalagos színképet adta, oly magas hőmérsékre lehetne emelni, hogy a gőze fehérizzó lenne, s ha e láng a folytonos színképet eléidéző fény útjába állíttatnék, úgy az e folytonos színképből ép azokat a sugarakat oltaná ki, melyeket ama keverék alkatrészei maguk is kibocsáthatnak. Nem csak egyetlen egy sötét szalag huzódnék végig a színképen, mint a nátriumnál, hanem barázdák gyanánt egy egész sorozata a sötét szalagoknak. E sötét szalagok száma tökéletesen ugyanaz lenne, mint azon ragyogó szalagoké, melyeket a keverék eléidézett, midőn ő maga volt a fény forrása.
677. Most már bizonyosan elegendően elékészültünk, hogy korunk egyik legjelentékenyebb általánosítását megérthessük. Ha a napfényt kellő módon szétbontjuk, számtalan sok sötét vonalat látunk színképében. Egynehányat ezek közül Dr. Wollaston vett észre először; de Fraunhofer vizsgálta meg e vonalakat mély alapossággal, melyek róla Fraunhofer-féle vonalaknak neveztetnek. Régóta gyanították, hogy e sötét szalagokat az okozza, hogy a nekik megfelelő sugarak a nap légkörében elnyelődnek, de senki sem tudta okát adni. Be lévén egyszer bizonyítva, hogy az izzó gáz ép azokat a sugarakat nyeli el, melyeket maga sugározhat, s tudván, hogy a nap testét izzó fényburok (photosphära) fogja körül, egyszerre ráötlünk arra a föltevésre, hogy e photosphära a középponti izzó égi testnek azon sugarait oltja ki, melyeket maga bocsáthat ki. Ekként a nap alkatának oly elméletére jutunk, mely tökéletesen számot ad a Fraunhofer-féle vonalakról.
678. A nap, Kirchhoff szerint, megolvadt vagy szilárd középponti golyóból áll, mely rendkívül nagy fényű, s mely minden nemű sugarat kibocsát, s ennélfogva folytonos színképet adna. De e mag sugárzása a napot lángképen körülfogó photosphärán kénytelen átmenni; e gázburok pedig kioltja a mag mindazon sugarait, melyeket maga is kisugá-
rozhat, a Fraunhofer-féle vonalak e hiányzó sugarak helyzetét mutatván. Ha a középponti magvat eltüntethetnők és így a gázalakú buroknak egymagának kaphatnók meg a színképét, oly szalagos színképet kapnánk, melyben minden egyes ragyogó szalag egy-egy Fraunhofer-féle sötét vonallal vágna össze. E vonalak pedig csak aránylag, és nem teljesen sötét hézagok; reájok esnek a photosphära sugarai, de mert ezek korántsem oly erősek, hogy a letartóztatott fényt kipótolhatnák, ez okból az általok megvilágított terek sötétek a színkép általános fényéhez képest.
679. Régi föltevés, hogy a nap és a bolygók közös eredetűek s hogy ennélfogva ugyanazon anyagok jóformán közösen megvannak bennök. Feltalálhatnánk-e egyet vagy mást a földi anyagok közül a napban? Tudjuk, hogy azok a világos szalagok, melyek a fém gőze színképében megjelennek, a fémre nézve jellemzők; tudjuk, hogy a fémet, a nélkül hogy látnók, megnevezhetjük, csak színképbeli szalagjait kell megtekintenük. E szalagok úgyszólván a fém szava, melylyel jelenlétét megjelenti. Ha tehát a földi fémek közül valamelyik megvan a nap légkörében, úgy azon sötét vonalaknak, melyeket ez a nap légkörében eléidéz, tökéletesen össze kell vágniok azokkal a ragyogó vonalakkal, melyeket a fém gőze sugároz. Körülbelül 60 ragyogó vonalat lehetett meghatározni, melyek egyedül a vas-fémet illetik. Ha az izzó vasgőz fényét, melyet két vashuzal között átugró villanyszikra szolgáltat, egy keskeny rés egyik felén bocsátjuk át, a másik felén pedig napfényt menesztünk, úgy a két fényforrás színképét egymás mellé állíthatjuk. Ezt megtévén, azt találjuk, hogy a vas-színkép minden egyes ragyogó vonalának egy-egy sötét vonal felel meg a nap színképében. Számítás alá vetvén e dolgot, arra jövünk, hogy a valószinűség szerint
nátriumot, chrómot s egyéb fémeket talált a nap légkörében, de aranyat, ezüstöt, higanyt, aluminiumot, ónt, ólmot, arzént és antimónt még nem sikerült benne felfedeznie.
680. A napnak imént feltételezett alkatát még tökéletesebben utánozhatjuk, mint a hogy ezt az elébbi kisérleteinkben tettük. Beállítok a villanylámpába egy szénhengert, melynek körülbelül fél hüvelyk a vastagsága. E henger felső vége köré nátriumgyűrűt illesztek, belső részét szabadon hagyván. Most a felső széncsúcsot lefelé indítom a henger közepe irányában s így eléidézem a közönséges villanyfényt. A nátriumot a tőszomszédjában levő villanyfény elillantatja, s így a kis középponti napot nátriumgőzből álló légkör fogja körül, úgy mint a valódi napot a maga photosphärája. Ime látják, hogy a sárga szalag hiányzik e fény színképében. *
681. A nap sugározta meleget Sir John Herschel a Jó Remény Fokán, Pouillet pedig Párisban mérte meg. Igen nevezetes e két mérés eredményének egyezése. Sir John Herschel azt találja, hogy a zenítben levő nap közvetetlen hőhatása a tenger szinén 0,00754 hüvelyk vastag jégréteget olvasztana el egy minutában. Pouillet szerint pedig 0,00703 hüvelyk vastag jégréteget. E két meghatározásnak számtani közepe nem igen üthet el az igazságtól; e szerint ama hőhatás 0,00728 hüvelyk vastag jégréteget olvasztana el egy minuta alatt, vagy pedig közel 1/2 hüvelyk vastagot egy óra alatt. Egy készüléket állítottam önök elé (107-ik ábra), hasonlót ahhoz, melyet Pouillet használt s melyet ő pyrheliométernek nevezett el. Áll pedig ez a bizonyos készülék, melyet önök most látnak, higanynyal megtöltött (aa) lapos aczélhengerből. E hengerbe van vezetve
*) Azt a kisérletet, melyet, az alsó széncsúcsra helyezett darabka zink és réz módjára, a nátriummal tettem, ez alkalommal ismételtem, s eléidéztem vele a megfelelő sötét szalagot. Ily alakot csak azért adtam a kisérletnek, hogy szembeötlőbb legyen közte s a nap légkörének hatása között a hasonlatosság.
d hőmérő, melynek nyelét darab sárgarézcső védi. A hengernek lámpakorommal födött lapos végét a nap felé kell fordítani. A készülék cc csuklóval és csavarral rácsavarható valamely léczre, ezt pedig be lehet ütni földbe, vagy hóba, ha a megfigyelések jelentékeny magasságban történnek. A napsugarakat felfogó felületnek úgy kell állania, hogy a sugarak függőlegesen essenek reá. El lehet ezt érni ee korong segélyével, melynek épen akkora az átmérője mint az aczélhengeré s mely a hőmérőt védő sárgarézcsőre van erősítve. Ha a henger árnyéka födi e korongot, úgy biztosak lehetünk benne, hogy a sugarak függőlegesen esnek a henger fölfelé fordított lapjára. |
107-ik ábra. |
682. A megfigyelés következő módon történik: – a készüléket először úgy állítjuk, hogy ne fogjon fel sugarakat, hanem 5 perczig saját melegét sugározza ki az ég valamely felhőtlen része felé. A higany hőmérsékének ezzel járó csökkenését feljegyezzük. Ez után a nap felé fordítjuk a készüléket, úgy, hogy a sugarak függőlegesen essenek reá 5 perczig, s feljegyezzük a hőmérsék emelkedését. A készüléket végre a naptól ismét el, és az ég felhőtlen része felé fordítjuk s ismét feljegyezzük a higany hőmérsékének csökkenését. Elegendőnek vélhetnék talán azt, hogy a nap rásugároz a feketített felületre; de nem szabad felednünk, hogy a hengernek e felülete azon egész idő alatt is, mely alatt a nap a készülékre hatott, szintén sugározta a maga melegét. Nincs meg tisztán a hőbeli nyereség, mert hiszen a naptól
nyert hő egyrészt ismét veszendőbe megy magának a kisérletnek tartama alatt, s ép azért, hogy az így veszendőbe ment melegnek a mennyiségét megtudjuk, szükséges az első és az utolsó kisérlet. Hogy a nap hevítő erejét hiány nélkül megkapjuk, hozzá kell még adnunk azt a mennyiséget, mely a kisérlet tartama alatt elveszett. E mennyiség pedig az első és az utolsó megfigyelésnek számtani közepe. Jelöljük R betüvel azt a hőmérsékbeli emelkedést, melyet a napnak 5 perczig tartó sütése okozott, t és t'-vel az először és a végül megfigyelt hőmérsékbeli csökkenést, T betüvel pedig a napnak teljes erejét, akkor
T = R + |
|
683. A felület, melyre itt a napsugarak esnek ismeretes; a higanynak a hengerben foglalt mennyisége szintén ismeretes; ennélfogva meghatározhatjuk a napmelegnek egy bizonyos megszabott felületre gyakorolt hatását, a midőn megmondjuk, hogy öt percz alatt ennyi higanyt, vagy ennyi vizet képes ennyi hőmérsékbeli fokkal megmelegítení. Pouillet csakugyan vizet használt higany helyett a maga pyrheliométereben.
684. A megfigyelések a napnak különböző óráiban tétettek, tehát olyankor, midőn a napsugarak különböző hosszaságú utakat futottak át a légkörben, a legrövidebbtől délben, a leghosszabbig dél után hat órakor. Ilyenkor történt a legkésőbbi megfigyelés. Kitűnt pedig, hogy a nap ereje egy bizonyos törvény szerint fogyott, a mint növekedett az út, melyet a napsugarak a levegőben megtettek, s e törvényből kiszámíthatta Pouillet, hogy az összes kisugárzásból 25 százalék nyeletnék el abban az esetben, ha a sugarak a zenítből esnének készülékére. Kétséget nem szenved, hogy a napból kiinduló rezgések közül a hosszabbak nyeletnek el túlnyomóan; mert hiszen főkép a levegőben foglalt vízgőz és nem maga a levegő a ható. Tekintetbe vevén már most az egész félgömböt, mely a napfelé fordul, kitűnik, hogy a
légköri burok által letartóztatott hő a földfelé irányult összes kisugárzásnak négy tizedrészét teszi. Ha tehát a légkör eltávolíttatnék, úgy a föld megvilágított félgömbje körülbelül kétannyi hőt kapna a naptól, mint a mennyit jelenleg kap. Az összes hő, melyet a föld egy év alatt vesz át, ha egyenletesen osztódnék szét a föld felületén, elegendő volna oly jégréteg megolvasztására, mely az egész földet 100 lábnyi vastagságban födné. Ugyane hő 66 angol mérföld mélységű, édesvizű oczeánt az olvadó jég hőmérsékéről a forrás pontjáig melegítene.
685. Ismervén így a föld évi bevételét, kiszámíthatjuk az összes hőmennyiséget, melyet a nap egy év alatt kisugároz. Képzeljenek egy üres gömböt, mely a napot körülfogja, melynek középpontja összeesik a nap középpontjával s melynek felülete ugyan e ponttól akkora távolságban van, mint a föld a naptól. A földnek az e felülettel képezett átmetszete úgy áll az üres gömbnek egész felületéhez, mint 1 a
686. Ha a napsugározta meleg egy a nap felületét befedő jégrétegnek megolvasztására fordíttatnék, úgy e jégből 2400 láb vastag réteg olvadna le egy óra alatt. Ugyane meleg 700,000 köbmérföldnyi jéghideg vizet egy óra alatt felforralna, vagy más szavakkal, az a meleg, melyet a nap egy óra alatt kiad, azzal volna egyenlő, melyet egy a napot körülfogó 10 láb szilárd szénrétegnek az elégetése kifejtene; az egy év alatt kisugárzott meleg pedig azzal a meleggel egyenlő, melyet 17 mérföld vastag szénréteg elégése eredményezne.
687. Ez tehát a nap kiadása; évszázadok óta tart az a nélkül, hogy képesek lennénk, históriai idők alatt, észrevenni a veszteséget. Ha a távolból harangszó hallatszik, a zengő rezgések csakhamar elcsendülnek, s új lökések
szükségesek, hogy a hang tovább tartson. Valamint a harang,
Die Sonne tönt nach alter Weise.
De mi tartja zöngésben? mi pótolja évenkénti veszteségét? Hajlandók vagyunk a csodálatost észre nem venni, ha az mindennapi. Meglehet, hogy sokunknak még a legfelvilágosultabbaknak is közöttünk, úgy tűnik elé a nap, mint valami tűz, mely csak abban különbözik a mi földi tüzeinktöl, hogy nagyobb és hogy élónkcbben ég. De miféle az az égő anyag, mely önmagát Igy fentartja? Mindaz, mit a mindenség tiineményeiből ismerünk, a mellett szól, hogy a nappal egy anyától lettünk; azt bizonyítja, hogy a nap tömegének alkatában ugyanazok az alkotó részek szerepelnek, melyek a chemia előtt már ismeretesek. De az előttünk ismeretes földi anyagok közül egy seni lenne képes a nap égését fentartani s épen úgy nem azon anyagok, melyeket a meteorkövek hullása juttatott a földre. Gyönge lenne ezen anyagok chemiai erélye s gyors lenne fölernésztödésök. Ha a nap égő széntömeg lenne s elegendő oxygénje lenne a tapasztalt sugárzáshoz, úgy már 5000 év alatt egészen elfogyasztódnék. De másrészt, elgondolni egy testet, mely kezdettől hőkészlettel van fölszerelve – egy izzó golyót, mely jelenleg hül – oly tulajdonságok fölvételére kényszerítene bennünket, melyek egészen elütnének a földi anyag tulajdonságaitól. Ha ismernők a nap fajhevét, kiszámíthatnók hülése gyorsaságát. Föltéve, hogy fajheve a vízével egyenlő – a víznek a földön levő anyagok között legnagyobb fajheve van –, úgy a napnak egész tömege, a sugárzás jelen fokán, 5000 év alatt 8300 C. fokkal hülne le. Szóval, ha a nap oly anyagból áll, mely a mienkéhez hasonló, módjának is kell lennie, hogy kisugárzott melege ismét visszapótoltassék.
688. Oly rendkívüliek e tények, hogy a legjózanabb hypothesisnek ís, mely reájok vonatkozik, vakmerőnek kell látszania. Tudjuk, hogy a nap mintegy 25 nap alatt fordul meg tengelye körül; s e tény arra a nézetre is indított
már, hogy e "kerék" karimája a körötte fekvő térben lévő valamihez oda surlódik s hogy e surlódás fényt és hőt fejt. De hát miből van ez a dörzsfék s mi tartja e féket, míg a naphoz surlódik? És megengedvén, hogy ily dörzsfék csakugyan létezik, ki lehet számítani azt az összes hőmennyiséget, melyet a nap, így surlódva, kifejthetne. Tudjuk, hogy mekkora a nap tömege, ismerjük körülforgása idejét, ismerjük a hő mechanikai egyenértékét, s ezen adatokból egész biztossággal kiszámíthatjuk, hogy a körülforgás ereje, ha egészen átalakulna hővé, két évszázadig sem fedezhetné a kisugárzást. * E számításban nincs semmi hypothetikus.
689. Egy másik elméletről már föntebb szólottam, mely, ha első tekintetre merésznek látszik is, de figyelmet érdemel, s ez – a nap meteóros elmélete. Kepler hires mondása, hogy "több üstökös van az égen, mint hal a tengerben" azt fejezi ki, hogy a rendszerünkhöz tartozó üstökösöknek csak kis része látható a földről. De az üstökösökön, a bolygókon és a holdakon kívül a testeknek még egy gazdag osztálya tartozik rendszerünkhöz, melyeket, mert aprók, mindenségbeli atómoknak lehetne tekinteni. E kisebb asteroidok is, úgy mint a bolygók és az üstökösök, a nehézség törvényeinek engedelmeskednek, s ellipsis-alakú pályákban keringenek a nap körül. Ezek azok, melyek ha földünk légkörébe jutnak, surlódás folytán, megtüzesednek s meteórok vagy hullócsillagok gyanánt jelennek meg.
690. Tiszta éjszakán alig múlik el 20 minuta, bár hol is a föld felületén, hogy legalább egy meteór ne mutatkoznék. Évenként két ízben – augustus 12-én és november 14-én – roppant sokaságban jelennek meg. Bostonban, a honnét azt irták, hogy oly sűrűn hullottak mint a hó pelyhei, 9 óra alatt 240,000 meteórt figyeltek meg. Az egy év alatt lehulló meteórok számát talán 100 vagy 1000 millió számra lehetne becsülni, s ez is csak kis része lenne azoknak az
* Mayer, Dynamik des Himmels 10. l.
összes asteroidoknak, melyek a nap körül keringenek. A fény és hő tüneményeiből, az Encke-féle üstökösön észlelt közvetetlen megfigyelésekből tudjuk, hogy ellenálló közeg tölti be a világegyetemet. Az e közeggel való surlódás következtében rendszerünk valamennyi tömege lassanként a nap felé vonzódik. És bár a nagyobb bolygók nem mutatják, hogy körülforgásuk ideje, történeti időkben, kisebbedett volna, a kisebb testeknél mind a mellett máskép állhat a dolog. Míg a földnek a naptól mért közép távolsága egyetlen egy rőffel változik, az alatt a kis asteroid mérföldek ezreivel közeledhetik a naphoz.
691. Tovább folytatván ezen elmélkedést, arra a következtetésre jutnánk, hogy a mérlegelhető meteóri anyag ama roppant áramának, mely oly szakadatlanul vonzódik a nap felé, mind sűrűbbé kell válnia, a mint a gyülemlő pontjához közeledik. És itt önkénytelenül támad az a föltevés, hogy a zodiakális fény, mely a napot körülfogja, ez a nagy köd-tömeg is talán meteórok halmaza. Legalább be van bizonyítva, hogy e világító tünemény a bolygók mozgásának törvényei szerint kering; ennek folytán a zodiakális fény egész tömegének folytonosan közelednie kell a naphoz, s állományát szakadatlanul reá hullatnia.
692. Könnyű kiszámítani úgy a legnagyobb, mint a legkisebb gyorsaságot, melyet a nap vonzása a körötte keringő asteroidban támaszthat. A maximum akkor létesül, ha a test végtelen nagy távolságból közeledik a nap felé; ez esetben a napnak teljes húzása érvényesül. A minimum akkor létesülne, ha a test épen csak a nap felületének szomszédságában keringne a nap körül. Amaz elsőnek végső gyorsasága, közvetetlenül a nappal való érintkezés előtt, 390 mérföldre, az utóbbié pedig 276 mérföldre rúgna másodperczenként. Ha az asteroid 390 mérföldnyi gyorsasággal ütköznék a napba, 9000-szer több meleget fejtene, mint a mennyi ugyanakkora szilárd szénből álló asteroidnak elégéséből eredne; ha pedig 276 mérföldnyi gyorsaság mellett történnék az ütközés, az
Igy kifejtett hő több mint 4000 ily asteroidnak elégéséből eredő hővel volna egyenlő. Az tehát nem jő tekintetbe, vajjon a napba eső anyagok eléghetők-e vagy sem; eléghetőségök nem növelné észrevehetően azt a borzasztó melegséget, melyet mechanikai összeütközésök kifejt.
693. Oly hatóval van tehát itt dolgunk, mely visszapótolhatja a nap által veszített erélyt, s oly hőmérséket tarthat fenn a felszinen, mely nagyban felülmúl minden földi égést. Az asteroidok esésében megvan a mód, a nap fénye és heve kifejtésére. Ellene lehetne vetni, hogy az anyagnak e lezuhanásával a nap nagyobbodásának kellene járnia. Igaz, de az anyagnak az a mennyisége, mely 4000 esztendőre fedezi a megfigyelt kisugárzást, kikerülné legjobb eszközeink kémleletét is. Ha a föld ráesnék a napra, egészen elenyésző csekély lenne a naptömeg gyarapodása, holott ütközése melege egy századra fedezné a kisugárzást.
694. A mint a napról elmélkedtünk, hasonlókép elmélkedhetünk a földről is. A földnek jelen alakjából azt következtetjük, hogy volt idő, melyben folyékonynak kellett lennie. A nehézség elméletének és a hő mechanikai elméletének egybevetése gyaníttatja velünk a föld folyékony állapotának valószinű eredetét. Bolygónk megömlött állapotát mindenségbeli tömegek összeütközéséből lehet leszármaztatmink s így a föld belső melegét és a nap sugárzó hevét ugyanazon okra vezethetjük vissza.
695. Kétségkívül a nap egész felületét a megolvadt anyag szakadatlan oczeánja borítja. Ez oczeánon izzó gázból álló légkör nyugszik, egy lángkör, vagyis photosphära. De a légnemű anyagok, még akkor is, ha igen magas a hőmérsékök, csak gyönge fényt sugárzanak; s ennélfogva valószinű, hogy a nap vakító fehér fénye a légkör alatt levő, sűrűbb anyagból indul ki s a légkörön keresztül jut hozzánk.*
* Itt Mayert idézem; ez különben Kirchhoffnak is ujabban hirdetett nézete. A napnak szilárd vagy megömlött tömegét a photosphäráján keresztül látjuk.
696. A föld jelen viszonyainak megmaradása még egy más tüneménynyel is kapcsolatban áll, mely teljes figyelmünkre érdemes. Valamelyik londoni hidon állván, látjuk, hogy a Themse naponként kétszer visszafelé foly s vize felfelé áramlik. Az így mozgatott víz a folyó medréhez és a partokhoz dörzsölődik; s e surlódás következménye: melegség. Az így keletkezett melegség egy része kisugárzódik a világ-térbe s a földre nézve veszendőbe megy. És mi pótolja e szakadatlan veszteséget? A föld forgása. Vizsgáljuk meg a dolgot kissé közelebbről. Gondoljuk, hogy a hold szilárdul áll s hogy a föld, mint valami kerék, nyugatról keletre forog a maga napi keringésében. Közeledjék a föld felületén levő valamelyik hegy a hold déllőjéhez. A hold e hegyet mintegy megfogja, úgy, mintha ez valami nyél volna, a melynél fogva a földet gyorsabban körülhajtja. De, ha a hegy a déllőt elhagyta, úgy a hold húzása az előbbivel ellenkező irányban fog hatni; s a hegy most már arra szolgál, hogy a föld körülforgásának gyorsasága ép annyival csökkentessék, a mennyivel elébb növeltetett. És ekként valamennyi, a föld felületén szilárdul álló test hatása semlegessé válik.
697. De tegyük fel, hogy a hegy folytonosan keletre essék a hold déllőjétől; úgy ama húzás a föld forgásával mindig ellenkező irányban történnék, s a föld forgás gyorsasága folytonosan csökkenne, a huzás erősségének mértéke szerint. A dagály hulláma ily helyzetben van, mindig keletre esik a hold déllőjétől; az oczeán vizei, mint valami dörzsfék vagy kerékkötő láncz, végig vonszoltatnak a föld felületén, s az ilyen módjára csökkentik a föld forgás gyorsaságát. Hogy a csökkentés megvan, az bizonyos; de csekélyebb, semhogy észrevehetővé tehette volna magát azon idő alatt, a mióta e tárgyra nézve megfigyeléseket tesznek. Tegyük fel, hogy az árapálylyal malmot hajtatunk s a malomkövek surlódásával hőt létesítünk; ennek a hőnek tökéletesen más eredete van, mint annak, melyet valami hegyi patak által forgatott malomkőpár kifejt. Az első a földforgás rová-
sára fejlik, az utóbbi pedig a napmeleg rovására, mely a hajtó vizet forrása helyére felemelte.*
698. Ezek a nap meteóros elméletének alapvonalai, átvéve Mayer "Dynamik des Himmels" czimű művéből. Szorosan ahhoz tartottam magamat, mit ő mondott s a legtöbb esetben egyszerűen lefordítottam az ő szavait. De e vázlat nem adhat kielégítő fogalmat arról a határozottságról és arról a biztosságról, melylyel Mayer a maga elveit alkalmazta. Igaz okokat hoz fel, s az egyedüli kétely, mely elméletéhez férhet, az ezen okoknak tulajdonítható hatás nagyságára vonatkozik. Én nem állok jót az ő elméleteért; nem is kivánom, hogy önök azt bebizonyítottnak vegyék; mégis, nagy tévedés volna csupán ábrándnak tartani. Nagyszerű e hypothesis, s abban bizonyosak lehetnek, hogy az igazi elmélet – ha már ez, sem jelen, sem más formájában, nem felelne meg a valóságnak – hogy, mondom, az igazi elmélet nem kevésbbé meglepőnek fog tetszeni.**
699. Mayer 1848-ban tette közzé értekezését; öt évvel később s tőle függetlenül Waterston hasonló elméletet kör-
* Dynamik des Himmels, p. 38.
** Mialatt e lapokat elékészítettem a sajtó alá, alkalmam volt Mayer irataiba még egyszer beletekinteni és ez csak újra élesztette bennem az érdeket [érdeklődést], melylyel először olvastam azokat. Dr. Mayer gyakorló orvos volt Heilbronn német városkában –; 1840-ben azt észlelte, hogy a lázas betegnek viszeres vére vörösebb a forróöv alatt, mint az éjszakibb vidékeken. E tény képezte kiindulása pontját; fárasztó gyakorlatabeli kötelességek teljesítésével elfoglalva, nem támogatva és nem biztatva hasonrangú szellem által, felbirt emelkedni egymagában a gondolatok azon magaslatára, mely az ő műveiből vett idézetekben az imént nyilvánult. Első művét 1842-ben tette közzé; czime: "Ueber die Kräfte der unorganisehen Natur" ; az "Organische Bewegung" 1845-ben jelent meg; a "Mechanik der Himmelskörper" 1848-ban és a "Betrachtungen über das mechanische Aequivalent der Wärme" 1851-ben. Túlfeszített agya ezután meggyöngült, s felleg homályosította el az oly sokat végzett szellemet. De az árnyék csak átvonuló árnyék volt, s Dr. Mayer ismét egészséges. ***
*** Lásd e mű végén a magyar kiadáshoz készített függeléket.
vonalozott a British Association-nak Hullban tartott gyűlésén. A "Transactions of the Royal Society of Edinburgh" 1854-ik évi folyamában egy gyönyörű szép értekezés jelent meg Sir William Thomson tanártól, melyben Waterston vázlatát teljesen kifejti. Waterston úgy vélekedik, hogy a meteórok, melyek a mi jövendőbeli napfényünk számára adják majd az erély-készletet, leginkább a földpályán belül fekszenek s hogy mi azokat e pályán belül látjuk, a zodiakális fény képében, "mint megvilágított kőzáport, vagy helyesebben mint kőforgatagot."
700. Sir William Thomson a következő meggyőző érveket hozza fel annak bebizonyítására, hogy chemiai vegyülések elégtelenek a nap hevének létesítésére. "Vizsgáljuk meg, mondja, mennyi chemiai erély kellene, hogy ugyan e hatások idéztessenek elé. Tegyük, mint az imént, hogy a napfelület minden egyes négyzetlábnyi területe részéről kiadott erélynek 2781 hőegység (minden egyes hőegység annyi mint 1390 lábfont; 38. §.), vagyis 3.869,000 lábfont, – azaz 7000 lóerő felel meg, úgy kitűnik, hogy másodperczenként 0,42 fontnál és óránként 1500 fontnál több szén kellene ugyanannyi melegség létesítésére. Ha már most az egész balti flottának (ezt 1854-ben írta) minden tüze teljes égésében egy vagy két négyzetrőfnyi területre halmoztatnék fel, és ha valamely golyó felületén köröskörül minden egyes négyzetrőfnyi terület így be volna födve, ugyan honnét kerülhetne be az a légmennyiség, melyet az elégés fenntartása igényelne? Pedig azon hypothesis szerint, mely felett elmélkedünk, fel kell tennünk, hogy a nap csakugyan ily állapotban van. Ha gázalakúak égése terményei, felfelé emelkedésök közben, meggátolnák a szükséges friss levegő odaáramlását; szilárdak vágy folyékonyak pedig (lehetnének ilyenek is, ha a tüzelő valami fém volna), alulról gátolnák meg az elemek odaömlését. A tűz mind a két esetben elfojtatnék, s úgy hiszem, biztosan lehet állítani, hogy az ily tüzet nehány percznél tovább nem lehetne fenntartani, bárhogyan, bárminő elgondolható módon
lenne is a levegő és a tüzelő összejuttatva. Ha a nap égő tömeg, úgy inkább égő lőporhoz kell hasonlítania, mint valamely a levegőben égő tűzhöz. Igen jól elgondolhatunk oly szilárd testet, mely a felületén köröskörül leéghetne és ép oly bőven sugározhatna hőt, mint a nap, feltéve, hogy valamennyi, az égésre szükséges anyagot magában foglalná, és az égés terményei folyvást gázalakúak maradnának. Igy egy roppant nagy golyó lőgyapotból, eleinte hideg levén, ha a felületén meggyujtatnék, tartósan éghetne. Minden befelé fekvő része ugyanis annyira hevíttetnék, hogy ez is meggyulna, a mint az égő felület közelednék feléje. Nagyon valószinű, hogy az efféle test lehetne egyideig oly nagy mint a nap, s ép oly bőven is adhatná ki a világító hőt. E hő pedig szabadon sugározhatna a térbe, a nélkül, hogy több nyeletnék el belőle a gázalakú égéstermények légkörében, mint a mennyit ama sűrű légkör valóban elnyel a nap fényéből, melyen a nap sugarai áthaladnak. Lássuk már most, mily gyorsan égne le ily test, melynek oly hő a hőbeli kiadása. Az elégetett anyagnak egy-egy fontjára az elégésbeli hőt 4000 hőegységnél aligha becsülhetnők magasabbra, mert hisz a chemiai hatásnak eddig észlelt legnagyobb hőbeli egyenértéke 4000 hőegységnél jóval csekélyebb. Elébb pedig azt találtuk, hogy a napfelület minden egyes négyzetlábnyi területe részéről a kiadás másodperczenként annyi mint 2781 hőegység. E szerint tehát minden egyes négyzetlábnyi területen körülbelül 0,7 fontnak..... vagyis félláb vastag rétegnek el kellene az égő anyagból fogyasztatnia másodperczenként, és így 55 angol mérföldnyi vastag rétegnek évenként. Ha pedig e fogyasztás folyton így tartana, akkor oly nagy tömegnek, mint a mi napunk, 8000 év alatt le kellene égnie. Ha a nap ebben az arányban fogyott volna a múlt időkben, úgy még csak 8000 év előtt is kétakkora átmérőjének, négyakkora hevítő erejének és nyolczakkora tömegének kellett lennie. Egész biztosan következtethetjük ebből, hogy a nap a maga melegét nem kaphatja
chemiai folyamatokból s így a tüzelés kérdésében a meteóros elméletre kell térnünk.
"701. Az imént idéztem kitűnő physikus később módosította a nap hevének eredetére és fenntartására vonatkozó nézetét. 1854-ben megmutatta, hogy a physikai következtetés ellentmond annak a képzetnek, mely szerint a meteórtömegek bolygórendszerünkön kívül fekszenek. Megmutatta, hogy ez esetben a nap tömegének gyarapodása megrövidítené az évet elannyira, hogy márcsak a lefolyt 2000 év alatt 1/8-ad évvel tévednénk az időszámításban. Ebből azt következtette, hogy a nap számára meleget szállító meteóroknak már jóval elébb a földpályán belül kellett lenniök.
De Le Verriernek a Merkur mozgására vonatkozó vizsgálatai – bár tanúskodnak a nap körül keringő meteoritok létezéséről – azt mutatják, hogy mennyiségök csak csekély lehet. Ennélfogva Sir William Thomson 1862-ben arra a következtetésre jutott, hogy ha a nap hevének valamelyes, említésre méltó része a meteórtömegek jelenleg is tartó lezuhanásának tulajdonítandó, úgy e meteoritoknak egészen közel a nap felülete körül kellene keringeniök. De, ha ott ily tömegek csakugyan lennének, úgy meg igen bajos elképzelni, miként lehetséges az, hogy oly gyér testek, a milyenek az üstökösök, észrevehető erélybeli veszteség nélkül illanhatnak el a naptól, holott az a távolság, melyben a nap felülete mellett elhaladnak, nincs is akkora, mint a nap félátmérő 1/8-ad része. Ez oknál fogva Sir William Thomson azt következteti, hogy habár a napot kisebb tömegek összeütközése alkotta, s habár ezen összeütközésről kimutatható, hogy a jelenleg meglevő kisugárzás mellett, 20 millió évre láthat el bennünket napmeleggel, a nap kiadását, noha azt a gravitáló tömegek mechanikai összeütközése létesítette, jelenleg már nem tarthatja fenn. A lassú hűlést és ennek következtében a kisugárzás állandóságát legnagyobb részt a naptömeg nagy fajhevének kell tulajdonítani.
702. Sir William Thomson tanár első értekezéséből az alább következő érdekes adatokat közlöm. Mutatják pedig ezen adatok azt a hőmennyiséget, mely egyenértékű a napnak saját tengelye körüli forgásával és a bolygók pályabeli keringésével, vagyis azt a hőt, mely létesülne, ha a nap felületén a nap forgását feltartóztató dörzsfék lenne alkalmazva; továbbá azt a hőt, mely megjelennék, ha a bolygók hirtelen meggátoltatnának futásokban a nap körül; s végül azt a hőt, melyet a nehézkedés létesítene, vagyis, mely abban az esetben létesülne, ha minden egyes bolygó beleesnék a napba. A hőmennyiség azon időben van kifejezve, meddig az a nap sugárzását fedezhetné.
|
A nehézkedésbeli hő |
A keringésbeli hő |
|||
| Nap Merkur Venus Föld Mars Jupiter Saturnus Uranus Neptun |
6 év 83 " 94 " 12 " 32240 " 9650 " 1610 " 1890 " |
214 nap 227 " 303 " 252 " – " – " – " – " |
116 év – " – " – " – " 14 " 2 " – |
6 nap 15 " 99 " 81 " 7 " 144 " 127 " 71 " |
703. E szerint, Merkur belezuhanása a napba annyi hőt létesítene, a mennyi majdnem 7 évre fedezné a nap sugárzását, a Jupiteré pedig 32240 évre fedezné a hőbeli veszteséget. Földünk 95 évi pótlékkal szolgálna. A nap körülforgásabeli hő 116 évre fedezné a nap sugárzását, az összes nehézkedésbeli hő pedig – valamennyi bolygónak a napba való zuhanása által létesített hő – 45,589 évre fedezné a sugárzást.
704. Bármi legyen is az imént vázolt elmélet végsorsa, minden esetre nagy lépés, hogy képesek vagyunk kijelölni körülményeket, melyek biztosan létesítenének napot, hogy képesek vagyunk a sötét anyagra ható nehézkedés erejében feltalálni azt a forrást, melyből a csillagos ég ered-
hetett. Mert akár létesítette a napot a mindenségbeli tömegek összeütközése, akár nem; akár legyen ez a kisugárzásnak fenntartója, akár nem; akár legyen a föld belső melege maradék abból a melegből, melyet a hideg, sötét asteroidok összeütközése kifejtett, akár nem; a felett nem lehet kétség, hogy ez az ok csakugyan minősítve van a neki tulajdonított hatások létesítésére. Napfény és napmeleg lappang abban az erőben, mely az almát a földre húzza. A vonzódó tömegeknek csupán helyzetbeli különbsége gyanánt teremtve, a nehézkedés potentiális erélye volt ős-eredeti alakja a világegyetem összes erélyének. A mily bizonyos, hogy az órát járató súlyok legmélyebb állásukig lefutnak s onnét ismét fel nem emelkedhetnek, hacsak új erély nem közöltetik velök, valamely még ki nem apadt forrásból: oly bizonyos az is, hogy évszázadok multával egyik bolygó a másik után közelébb és közelébb kúszik a naphoz. A mint pedig egy-egy közülök néhány százezer mérföldnyire közeledik a nap felületéhez, úgy a sugárzó hő, ha a bolygó még fehérizzó, meg fogja olvasztani és párákká változtatni. És ha kéreg képződött is körülötte, s kívül sötét és hideggé vált is, az elítélt bolygó még így sem kerülheti ki a máglyahalált. Ha a surlódás folytán nem lesz is izzóvá, mint a hulló csillag, midőn átfut a nap légkörén; de a mint először érintkezik a nap felületével, a fény és hő hatalmas fellobbanásának kell létesülnie. Történjék egyszerre, történjék két három ugrás után, – mint a föld vagy víz felületére pattanó ágyúgolyó szökdelése – az egész tömegnek végre is össze kell zúzódnia, megömlenie s ropogás közben elgőzölögnie, egy pillanat alatt ezer és ezer annyi hőt fejlesztvén, mint a mennyit ugyanakkora szén elégése fejlesztene. *
705. Helmholtznak, a kitűnő német physiolog, physikus és mathematikusnak kissé eltérő nézete van a nap fénye és heve eredetéről és fenntartásáról. A Laplace-féle köd-hypo-
* Thomson és Tait "Good Words" 1862. október; 606. old.
thesisből indulván ki, felteszi, hogy a ködszerű anyag eleinte rendkívül gyér volt; s kiszámítja azt a hőmennyiséget, mely ez anyagnak a jelenlegi naprendszerré való sűrűdése folytán létesült. Feltéve, hogy a sűrűdő tömeg fajheve egyenlő a vízével, úgy a sűrűdésbeli hő elegendő volna, hogy 28,000,000 C. fokkal emelje a tömeg hőmérsékét. E hő legnagyobb része, az évszázadok folytán, már szétszóródott a világtérbe. A leghevesebb földi égés, melylyel rendelkezünk, a hydrogén és oxygéné; a tiszta oxyhydrogén lángnak 8061 C. fokú a hőmérséke; a levegőben égő hydrogén-lángé 3259 C. fokú, a napszerű ragyogással világító mészfényét pedig 2000 C. fokra becsülik. Vajjon miféle fogalmat képezhetünk magunknak oly hőmérsékről, mely több mint 13000-szer magasabb a Drummond-fény hőmérsékénél? Ha rendszerünk tiszta szénből állana és elégne, úgy az elégés létesítette hő csak 1/3500-ad részét képezné annak, mely a ködszerű anyagnak a mí naprendszerünkké való sűrűdése folytán fejlődött. Helmholtz úgy vélekedik, hogy e sűrűdés folyton tart; hogy a nap felületének részei még mindig esnek befelé a nap középpontja felé s így folytonosan hőt fejlesztenek. Számítás útján kimutatja aztán, hogy ha a nap átmérője jelen hosszának csak 1/10000-ed részével rövidülne, ez által oly hőmennyiség fejlesztetnék, mely 2000 esztendőre fedezhetné a nap kisugárzását. Ha pedig a nap jelenlegi csekély sűrűségéről a föld sűrűségére tömörödnék, e megsűrűdés oly hőmennyiséggel lenne egyenértékű, mely 17,000,000 évre fedezhetné a nap sugárzását.
706. "De" folytatja Helmholtz, "ha oly roppant nagyok is bolygó-rendszerünk erőkészletei, hogy a folyton tartó kiadások, a mi emberi történetünk ideje alatt, észrevehetően nem is csökkenthették azokat, ha még csak megbecsülni sem lehet azokat az időket, melyeknek el kell múlniok, míg bolygórendszerünk állapotában észrevehető változások beállnak, a mechanika kérlelhetetlen törvényei még is az bizonyítják; hogy ama erőkészletnek, mely csak veszteséget szenvedhet,
nyereségben pedig nem részesülhet, végre is el kell fogyasztatnia. Elrémüljünk-e ezen? Az emberek a szerint szokták megitélni a világegyetem magasztosságát és bölcseségét, hogy mily tartamot és mily előnyt igér saját nemöknek; de a földgolyónak már eddig lefolyt története is mutatja, hogy ennek tartamában mily piczinyke pillanatot képez az emberi nem létele. Egy wend agyagedény, egy római kard, melyet a földben találunk, az őskor képzetét gerjeszti fel bennünk; hallgató ámulattal nézzük, a mit Európa muzeumjai Aegyptom és Assyria maradványaiból felmutatnak, s fejünk szédül, ha ily távol fekvő korszak elképzelésére kell magunkat fellódítani; pedig nyilvánvaló, hogy évezredeken át kellett az emberi nemnek már léteznie és szaporodnia, mielőtt a gúlák és mielőtt Ninive épülhettek. 6000 évre becsüljük az emberi történetet, de bármily megmérhetetlennek tudják is nekünk elé ezen időszak, hová marad azon időtlen időkhöz képest melyben a föld embernek még nem, de igen is a jelenben már kihalt, egykor buja és gazdag állati és növényi nemzedékek hosszú sorozatának szolgált lakhelyül; – melyben a mi tájékunkon
(Königsberg táján) borostyánfa zöldelt, s becses gyantáját a földbe és a tengerbe csepegtette; mikor Szibéria, Európa és Éjszak-Amerika tájain forróövi pálmaligetek díszlettek, óriási gyíkok, később elefántok honoltak, melyeknek hatalmas maradványait a földben eltemetve még most is találjuk. Több geolog, különböző előzményekből kiindulva, megkisértette eme korszak tartamát megbecsülni; az eredmények egy és kilencz millió év között ingadoznak. És az az idő, melyben a föld szerves lényeket hozott létre, ismét csak rövid ahhoz képest, mikor még megömlött kőzetek tekéje volt. Bischoffnak a bazalt hülésére vonatkozó kisérleteiből az következik, hogy tekénknek 350 millió év kelletett, mig 2000 fokról 200 C. fokra hült le. Arra az időre nézve pedig, mely alatt az és köd gömbje bolygórendszerré sűrűdött, legmerészebb gyanításainknak is el kell hallgatniok. Az eddigi emberi történet tehát csak egy kis habocska az időkoczeánjában. A szervetlen természetnek nemünk megmaradására kedvező, mostani állapota, úgy látszik, sokkal több évezredre biztosítja nemünk számára a létet, mint a hány évezredet már eddig átélt, úgy hogy utánunk még a nemzedékek hosszú-hosszú sorozatának nincs oka félni. De a föld kérgén még mindig működnek a levegőnek, a víznek és a vulkáni gyomornak ugyanazon erői, melyek az előbbi geologiai forradalmakat okozták s az életalakok egyik sorát a másik után eltemették. Ezek az erők bizonyára hamarább előidézik az emberi nem itéletnapját, mint ama távol fekvő mindenségi változások, melyekről előbb szólottunk, s ezek fognak majd bennünket kényszeríteni, hogy talán új és tökéletesebb életalakoknak engedjünk helyet, ép úgy, mint a hogy számunkra és társteremtményeink számára helyet engedtek egykor az óriási gyíkok és a mamutok.
*707. Bolygónknak és a rajta működő erőknek a nappal való rokonsága különös figyelmet kiván. Sir John Herschel ** a következő nevezetes sorokat irta e tárgyról 40 év előtt: "A napsugarak képezik majdnem valamennyi, a föld felületén végbemenő mozgás végső forrását. Hevök létesíti a szeleket s a légkör villanyos egyensúlyában mindazon háborodásokat, melyek a villám jelenségét s valószinűleg a földdelejességet és az éjszaki fényt is előidézik. Éltető hatásuk képesíti a növényeket táplálék szedésére a szervetlen testekből, valamint arra is, hogy részökről ember és állat számára táplálékul szolgáljanak s forrásává legyenek ama nagy, erőkészletbeli raktáraknak, melyek széntelepeinkben nyugszanak az ember használatára. Ők okozzák, hogy a vizek a levegőt gőzalakban átjárják, s megöntözik a földet, forrásokat és folyókat alkotván. Ők időzik elé a természet elemeiben a chemiai egyensúlynak mindazon megháborításait, melyek a vegyülések és vegybomlások során keresztül, új terményeket hoznak
* Wechselwirkung der Naturkräfte.
** Outlines of Astronomy, 1833.
létre és anyagcserét keltenek. Maga a szétmállás is, melyet a földfelület szilárd alkatrészei szenvednek s melyből a föld geologiai változásai legfőképen állanak, egyrészt majdnem egészen a szél és az eső gyakorolta lesúrolásnak, a forróság és fagy váltakozásának tulajdonítandó, – másrészt pedig a tengerhullámok folytonos csapkodásának, melyeket a napsugarak gerjesztette szelek mozgatnak. Az ár- és apálynak erre aránylagt csekély a befolyása, s némiképen ez is a naptól való. A tengeráramlások – melyeket szintén e befolyás létesít legnagyobbrészt – mint csiszolók csekély hatásúak, de igen is hatalmasan hatnak, mint a már lesúrolt anyag szétosztói és tovaszállítói. És ha tekintetbe veszszük, hogy ez úton mily roppant mennyiségű tömeg szállíttatik odább; továbbá azt, hogy ez okból a nyomás az oczeán medrében nagy területeken fokozódik, a szárazföldön pedig a megfelelő részeken csökken: nem lesz nehéz felfognunk, mint törhet ki a földalatti tüzeknek az egyik oldalon lefogott, a másikon pedig felszabadított rugalmas ereje oly helyeken, hol az ellenállás épen csak hogy elegendő visszatartóztatásukra; nem lesz tehát nehéz magát a vulkáni tevékenység jelenségét is a nap befolyásának általános törvénye alá keríteni.
"708. E szép helynek csak az új vizsgálatok zománcza kell, hogy felismerjük benne az erő [energia] megtartásáról szóló törvény alkalmazását a szerves és szervetlen testekre. Újabb vizsgálatokból kiderült, hogy a szeleknek és a folyóknak megvan a maguk megszabott hőbeli értékük, s hogy mozgásuk létesítésére a nap melegéből megfelelő mennyiség fogyasztatott el. Mindaddig, míg mint folyók és szelek léteznek, a létesítésökre használt meleg megszűnt meleg lenni, mert mechanikai mozgássá lett átalakítva; de ha e mozgás megakasztódik, akkor az a meleg, mely e mozgást létesítette, ismét megkerül. Ha valamely folyó 7720 lábnyi magasságról lefoly, e közben annyi hőt fejt, a mennyi a folyó hőmérsékét 5 C. fokkal emelhetné; s ép ennyi hő vonatott el a naptól, a folyó anyagának azon magasságra való felemelésére,
amelyről az megindult. Míg a folyó a magaslatokon marad, akár szilárd állapotban mint glecscser, akár folyékonyban mint tó, addig az a hő, melyet a nap a folyó felemelésére ráköltött eltünt a világegyetemből. Elfogyasztatott az emelés cselekedete közben. De a mint a folyó megkezdi lefelé irányult futását, és saját medrében ellenállással találkozik, a felemelésére költött hő is kezd ismét visszapótoltatni. A lelki szem ugyanis magától a hő forrásától kezdve nyomozhatja a hő-sugárzást, a mint rezgő mozgás alakjában az éteren át egészen az oczeánig terjed; a mint e helyen megszünik mint rezgés, s lehetséges erélylyé alakul a vízgőz tömecsei között; és tovább nyomozhatja, mint kerül ismét elé az a hő, mely az elpárologtatásnál elnyeletett, a hegyek csúcsain végbemenő sűrűdés közben; holott az a hő, melyet a nap a víznek jelen magasságára való felemelésére ráköltött, még mindig pótolatlan marad. Visszafizeti ezt is az utolsó hőegységig a surlódás a folyó és a meder között; a surlódás a vízesés fénekén, mely a víz zuhanását hirtelen feltartóztatja; visszafizeti a folyó által mozgatott gép megmelegedése; a malomkő szikrája; a bányász zúzóműve; az alpesi fűrészmalom; a svájczi châlet köpülője; s ama bölcső talpa, melyben a hegyi lakos víz erejével ringatja álomba gyermekét. Az imént említett mechanikai mozgások mind nem egyebek, mint dirib-darabjai annak a melegségbeli mozgásnak, mely eredetileg a naptól származott; s mindenütt, hol a mechanikai mozgás csökkent vagy elpusztult, a nap melege az, mely így megint előkerült.
709. Eddig a nap szülte és közlötte látható mozgásokkal és erélyalakokkal foglalkoztunk; vannak azonban egyéb mozgások és egyéb erélyek, melyek között nem oly szembeötlők a vonatkozások. A fák és egyéb növények a földön nőnek, s ha elégnek, hőt fejtenek, melylyel a mechanikai erőnek roppant mennyisége idézhető elé. Mi ezen erélynek a forrása? Sir John Herschel általánosságban felelt meg e kérdésre, Mayer és Helmholtz pedig megállapították szabatos
vonatkozását a megmaradás egyetemleges törvényéhez. Megkisérlem egyszerű szavakba önteni feleletöket. Látják e vasrozsdát, ez úgy keletkezett, hogy a vas és az oxygén atómjai egymásra zuhantak. E szénsav gázt, mert átlátszó, nem láthatják ugyan, de tudják, hogy szénnek és oxygénnek a vegyülése alkotta. Ez atómok, így vegyülve, földön nyugvó súlyhoz hasonlítanak; kölcsönös vonzódásuk ki van elégítve. De a mint a súlyt felhúzhatom, hogy az esésre újra előkészítsem; ép így "felhúzhatók", egymástól elválaszthatók az atómok is s ekként alkalmasakká tehetők a vegyülésbeli folyamat ismétlésére.
710. A szénsav az az anyag, melytől a növény szene származik, s a víz az, melytől hydrogént kap. A napsugár felhúzza a súlyt; a napsugár a működő, mely az atómokat elválasztja, az oxygént szabaddá teszi s a szenet meg a hydrogént fa-rosttá keríti össze. Ha a nap sugarai homok borította térségre esnek, a homok megmelegszik s végre annyi meleget elsugároz, a mennyit kap; de ha ugyanazok a sugarak erdőre esnek, úgy a kiadott meleg az átvettnél csekélyebb, mert a napsugarak egy része a fák alkotására lesz befektetve. Azt már láttuk fentebb, hogy miként fogyasztódik a hő, midőn a testatómok erőszakosan elválasztatnak egymástól, s hogy miként kerül elő, ha a szétválasztott atómok vonzalma ismét szerepre jut. * A mint akkor a hő ről elmélkedtünk, szakasztott olyan elmélkedést alkalmazhatunk most a fényre is, mert itt a napfény az, melynek rovására a vegybomlás történik. Nap nélkül a szénsavnak és a víznek felbontása nem eszközöltetnék; s e művelet közben annyi naperély fogyasztódik el, a mennyi a véghezvitt tömecsbeli munkával épen egyenértékű.
711. Az elégés visszája a felbomlásnak, s midőn a növény elég, a beléfektetett erély hő alakjában újra tisztára megjelen. Meggyujtom e darabka gyapotot, fellobban; az
* V-ik fejezet.
oxygén ismét vegyül a maga szenével s e közben annyi hő kerül elő, mennyit eredetileg a nap e darabka gyapot alkotására áldozott. A széntelepeinkben felhalmozott "erőkészletbeli raktárakkal" is ugyan így áll a dolog; e készlet semmi egyéb, mint a napsugarak erélye potentiális alakban. Bányáinkból évenként 84 millió tonna szenet ásnak ki; e szén munkabeli egyenértékének majdnem mesés a nagysága. Egyetlen egy font szénnek egy percz alatti elégése egyenlő 300 lónak ugyan annyi idejű munkájával. 108 millió lónak egy éven át, éjjel nappal kellene dolgoznia lankadatlan erővel, hogy azzal az erélylyel egyenértékű munkát tegyen meg, melyet a nap a szénkorszak tartama alatt a mi egy évi széntermelésünkbe befektetett.
712. Mennél tovább nyomozzuk e tárgyat, annál érdekesebbnek és csodálatosabbnak tűnik az elé. Hallották, hogy a csupa nehézkedés ereje miként létesíthet napot, s hogy hideg, sötét, bolygóféle testeknek ütközéséből a mi középponti égi testünknek és az álló csillagoknak fényét és hevét előkeríthetjük. Itt meg azt találjuk, hogy azok a physikai erők, melyek a nehézkedésnek a holt anyagra gyakorolt hatásából származtak vagy abból származtathatók, az életerő kérdésének gyökere gyökerén [!] is jelentkeznek. A nap fényében és hevében a növényi élet igazi és forrására bukkanunk.
713. De még a növényvilágnál sem állapodhatunk meg, mert hisz ez forrása közvetetlenül vagy közvetve minden állati életnek. Némely állatok egyenest a növényekből táplálkoznak, mások pedig növényevő társteremtményeikből táplálkoznak; és így a tövére menve, végre is valamennyi a növény világból merít életet és erélyt; valamennyi tehát, mint Helmholtz megjegyzi, a naptól vezetheti le származását. Az állati testben a szén és a hydrogén ismét oxygénnel kerül érintkezésbe, melytől az előtt elváltak s melynek most a tüdő a szállítója. Visszacsatlakozás jő létre, s az állati meleg lesz az eredmény. A bennünk és a közönséges tűzben végbemenő elégés között, a hevességen kívül, nincs egyéb
különbség. Az égés terményei mind a két esetben ugyanazok: szénsav és víz. A kérdés physikai oldalát véve, a növény alkotása az óra felhúzásával, az állat alkotása pedig lejárásával analog. Ez a természet rhythmusa a növényi és állati életben.
714. De nincs-e az emberi testben valami, a mi ezt felszabadítaná a szükségszerűségnek azon láncza alól, melyet a megmaradás törvénye a szervetlen természet körül fűz? Nézzenek két egyforma egészségű és egyforma testalkotású férfiút a hegy oldalán; az egyik fáradtan rogy a földre s felhagy a kisérlettel, míg a másik eltökélt erélylyel eléri a csúcsot. Nincs-e ez esetben teremtő ereje az akarásnak? Physikailag véve, ugyanaz a törvény uralkodik abban, a mit a gőzgép, és abban, a mit a hegymászó véghez visz. Minden egyes font fejében, melyet a gép emel, egyenértékű mennyiség tűnik el a gép melegéből; minden egyes lépés fejében, melyet a hegymászó fölfelé tesz, teste annyit veszít a maga melegéből, a mennyi teste súlyával és a lépése közben meghaladt magassággal együttesen arányos. A szilárd akarat meríthet a táplálék szülte physikai erélyből, de teremteni semmit sem bír. Az akarat functiója a felhasználás és igazgatás, de nem a teremtés.
715. Az imént mondottam, hogy míg a hegymászó a magasba megy, hő tűnik el testéből; ugyanez az állítás alkalmazható a dolgozó állatokra is. Ebből pedig, úgy látszik, az következnék, hogy a testnek a felmászás vagy a munka közben meg kellene hidegülnie, holott az általános tapasztalás azt bizonyítja, hogy megmelegszik. E látszólagos ellenmondás abban a tényben leli magyarázatát, hogy az izmok megfeszítése gyorsabb lélegzést és fokozott chemiai tevékenységet von maga után. A fújtatók, melyek a belső tűzbe oxygént hajtanak, gyorsabban járnak; s így, ámbár csakugyan tűnik el meleg a mint felmegyünk, e veszteséget a chemiai folyamatok fokozott tevékenysége fölösen födözi.
716. A hővillanyoszlopot némiképen módosítván, Becquerel és Breschet bebizonyították, hogy az izomban, ha összehúzódik, hő fejlődik. Billroth és Fick szintén azt találták, hogy a tetanusban meghalt egyének izmainak hőmérséke néha 6 C. fokkal is magasabb a szabványos hőmérséknél. Helmholtz bebizonyította, hogy a holt béka izma, ha összehúzódik, meleget fejleszt. Ludwig és bécsi tanítványai, az összehúzódás befolyására nézve, rendkívül fontos eredményt találtak. Tudják, hogy az literes vér meg van rakódva oxygénnel. Ha e vér oly izmon foly át, mely rendes, összehúzatlan állapotában van, úgy a vér viszeres vérré alakul, mely még 7 1/2 százalék oxygént megtart magában. De, ha az literes vér összehúzott izmon megy át, majd minden oxygénjétől megfosztatik, a megmaradt oxygénmennyiség sok- esetben csak 1 1/2 százalékra rúg. De, ha a dolgozó izomban az elégés fokozódik, úgy ennek eredménye az, hogy a tüdő által kilélegzett szénsav mennyisége is gyarapszik. Dr. Edward Smith megmutatta, hogy e gáznak nagy erőmegfeszítéskor kilehelt mennyisége ötszörakkora, mint azé, mely nyugváskor lehelődik ki a tüdőből.
717. Ha már most a test hőmérsékét munka által fokozzuk, a keletkezett hőtöbbletnek csak egy része használódik munkavégzésre. Tegyük fel, hogy bizonyos táplálék-mennyiség az ember testében nyugalom közben oxydálódik, az így keletkezett hőmennyiség tökéletesen ugyanannyi, mint a mennyi a tápláléknak közönséges tűzön való, közvetetlen elégésekor keletkeznék. De tegyük fel, hogy e táplálék oxydálódása olyankor történik, mikor az ember munkát végez, úgy a testben támadt meleg csekélyebb annál, melyet a táplálék közönséges elégetése adna. Hiányzik belőle a kifejtett munkával egyenértékű hőmennyiség. Ha e munka, például, dörzsölés általi hőfejlesztésben állana, úgy az a hőmennyiség, melyet e közben testünkön kívül fejlesztenénk, tökéletesen egyenlő lenne azzal, a mennyivel testünkben kevesebb van, hogy megüsse a közvetetlen elégetés által keletkező hőmennyiséget.
718. E szerint könnyű már most meghatározni azt a hőmennyiséget, melyet a hegymászó elfogyaszt, míg testét bizonyos magasságra felviszi. Könnyen öltözve, én 145 fontot nyomok; vajjon mennyi hőt fogyasztok el, ha a tenger szinéről a Mont-Blanc csúcsára felmegyek. A hegy magassága 15,744 láb, s testemnek minden egyes fontja, melyet 772 lábnyi magasságra felviszek, annyi hőt fogyaszt, a mennyivel egy font víz hőmérsékét 1 F. fokkal lehetne emelni. Ha tehát 15,774 lábnyi, azaz körülbelől 20 1/2×772 lábnyi magasságra hágok, annyi hőt fogyasztok, a mennyi 20 1/2 F. fokkal emelhetné 145 font víz hőmérsékét. Ha másrészt a hegy csúcsáról egész a tenger szinéig lecsuszszanhatnék, a leszállás közben kifejtett hőmennyiség tökéletesen egyenlő lenne azzal, melyet a felmászás közben elfogyasztottam. Nem egyízben fordítottam már figyelmöket a tömecserők erélyére, s itt e tárgy újra előbukkan. Érzésünk szerint mérve, nagy az az erőfeszítés, melyet a Mont-Blanc csúcsának elérése kiván; pedig körülbelül két unczia szén elégése megadhatná azt az erélyt, mely e munkát véghez viszi. Kitünő gőzgépben a felhasznált hőnek körülbelül egy tizedrésze alakul át munkává; a többi kilencz tizedrész a levegőnek, a sűrítőnek é. u. t. adatik át; veszendőbe megyen. A dolgozó hegyi lakos esetében pedig egy ötödrész alakul át munkává abból a hőből, melyet tápláléka oxydálódásának köszön. Mint dolgozó gép az állati test tehát a gőzgépnél sokkal tökéletesebb.
719. Egyébiránt látjuk, hogy ezen erőket a gőzgép és az állatok ugyanabból a forrásból veszik, vagy vehetik. Gőzgépet hajtathatunk a táplálékul használt anyagok közvetetlen elégetése által is, s ha gyomrunk úgy volna berendezve, hogy szenet megemészthetnénk, úgy a mint Helmholtz megjegyezte, ezen anyagból is meríthetnők erélyünket. Az általános törvény, mely mindezen elmélkedésekben változatlanul helyt állott, az, hogy semmi sem teremtetik.
* Phil. Mag. 1856, vol. IX, p. 510.
Nem létesíthetünk mozgást, mely egyidejűleg egy másik mozgásnak kioltásával karöltve ne járna. És bármily bonyolódott is az állatok mozgása, bármily változások alá esnek is a táplálék tömecsei a mi testünkben, az állati élet összes erélye mind a mellett csak abban áll, hogy a széneny, hydrogén és nitrogén atómjai az oxygén atómjaira, melytől a táplálékban szét voltak választva, lezuhannak mindaddig, míg egymással vegyülve a testünkből kitakarodnak. De, mi tette képessé a szenet és a hydrogént e lezuhanásra? Mi választotta el az atómokat, hogy csatlakozásuk ismét lehető legyen? Tudjuk már – a nap. Az állati meleg a nap rovására készül és az állati mozgás is az ő rovására megy végbe. Nem csak azért hűl a nap, hogy tüzeink legyenek, hanem azért is, hogy a magunk mozgására erőt szállítson.
720. Oly roppant fontosságú e tárgy, s oly bizonyosan rá fogja sütni a természettudományi gondolkodás jövendőbeli fejlődésére a maga bélyegét, hogy még kissé tovább is kell nála időznöm. Megkisértem, hivatkozván analog műveletekre, hogy világosabb képzetet adjak önöknek a szerepről, melyet a nap az életfolyamatokban játszik. Mechanikai úton felemelhetjük a vizet magasabb színtájra; s e víz, midőn saját nehézségénél fogva alászáll, különféle alakokat ölthet, s különféle mechanikai munkát végezhet. Eshetik zuhatagokban, felszökhetik ugró kutakban, sodródhatik örvényekben, vagy folyhat csendesen a maga rendes ágyában. Azonfelül, ha akarjuk, forgathat kerekeket, emelhet pörölyöket, őrölhet gabonát, vagy verhet czölöpöket. Erő azonban a víz lejutása közben nem teremtődik. Mindazon erély, melyet e víz szolgáltat, csak eldarabolása és szétosztása ama eredeti erélynek, mely a vizet a magasba emelte. Ép így a mi az óra bonyolódott mozgásait illeti: e mozgások mind attól a kéztől származnak, mely az órát felhúzta. Ép így a köztárlaton kiállított kis madár éneke, mesterséges szerveinek reszketése, a légrezgések, melyek dallamként érték a fület, parányi szárnyainak lebegése és a csinos automat minden egyéb
mozgása attól az erőtől származott, mely felhúzta. Nem ad egyebet, mint a mit kapott. Ebben a bizonyos értelemben – be fogják látni – az ember és az állatok erélye is csak eldarabolása és szétosztása azon erélynek, mely eredetileg a napból indult ki. A növényben, a mint már megjegyeztük, a szétválasztás vagy – hogy úgy mondjam – a felhúzás megy végbe; az állatban a hydrogén, nitrogén és szén lezuhannak oda, honnan kiindultak, s e közben föllépnek az életerők jelenségei.
721. De a kérdés még nincs kimeritve. A víz, melyről első példánkban szólottunk, hozza létre lefolyása közben az említett mozgásokat, de a mozgás alakja a víz útjába állított gépezet minőségétől függ. Ép így határoznak a nap-sugarak primär hatása felett azok az atómok, és azok a tömecsek, melyek a sugarak erélyén megosztoznak. Tömecs-erők szabják meg az alakot, melyben a nap erélye meg fog jelenni. Az atómgépezet egyik esetben úgy irányozza ezt az erélyt, hogy káposztafejet alkosson, más esetben pedig úgy, hogy tölgyfa formálódjék. Ugyanez áll a szénnek és oxygénnek újra egyesüléséről; egyesülésük alakját az a tömecsgépezet határozza meg, melyre az egyesítő erő hat. Egy esetben a hatás ember formálódását, más esetben szöcske formálódását eredményezheti.
722. Testünk anyaga ugyanaz, mely a szervetlen természeté. Nincs anyag az állati szövedékben, mely eredetileg nem a kőzetekből, a vízből és a levegőből származott. És a szerves anyag erői más fajták-e, mint a szervetlené? Az egész mai természettudomány tagadó válaszra késztet s törekszik megmutatni, hogy a szerves világban az életképesség csodája és titka oly erőknek irányozásában és összetételében áll, melyek a szervetlen világban hasonlóképen előfordulnak.
723. Midőn azon anyagi vegyülésekről szólunk, melyek az ember testének és agyvelejének alkotását eredményezik, lehetetlen, hogy az öntudat és a gondolkodás jelenségeire is ne vessünk legalább egy oldalpillantást. A természettudomány merész kérdéseket vetett föl s kétséget nem szenved, hogy
vet föl még többet is. Bizonyára fognak problémák jelentkezni a jövendő kor fiainál, melyeket, ha ma tűzetnének ki, a legtöbb ember őrültség sarjadékának tartana. Különben, lássék bár határtalannak a tudomány haladása és fejlődése, van számára egy elérhetetlen tartomány, van egy határvonal, melyet még csak meg sem érinthet. A bolygók tömege és távolsága adva levén, következtetést vonhatunk a kölcsönös vonzódásaikból származó háborokra. A víz, a levegő vagy az éter megrezzentésének mivolta adva levén, a közeg tulajdonságaiból levezethetjük a részecskéire gyakorlott hatást.
Mindezekben physikai törvényekkel van dolgunk, s értelmünk szabadon követheti a fonalat, mely e jelenségeket elejöktől végökig összefűzi egymással. De, ha ily ösvényen haladva, megpróbálkozunk a physika országából átlépni a gondolatéba, oly problémára bukkanunk, mely nem csak jelen erőinket, hanem azoknak minden kigondolható fejleszkedését is túlszárnyalja. Gondolkozhatunk e tárgyról folyvást és folyvást – kisiklik az minden értelmi elképzelés alól. Az anyagi világ eredete is ép oly kipuhatolhatatlan. Igy, ha kimerítjük is a tudományt és ha el is érjük szegélye szegélyét, a valódi titok, a lét titka még mindig csak messziről fog látszani. És így fog az messziről látszani mindenha [mindenkor] – túlontúl az emberi értelem határán –, a következő századok költőinek jÓ alkalmat adván kijelenteni, hogy
Oly anyagból vagyunk,
Melyből az álmokat szövik, s parányi éltünket
Alvás környezi.
724. És mégis, ha helyesen állíttatnak lelkünk elé, a mai tudomány felfedezései és általánosításai magasztosabb költeményt képeznek, mint minőt emberi phantázia valaha alkotott. A mai természetbúvár oly eszmékben élhet, melyekhez képest Miltonéi egészen eltörpülnek. Nézzék a mi világunk összesített erélyeit – széntelepeink halomba rakott erejét; szeleinket és folyamainkat; hajóhadainkat, hadseregeinket és
lövegeinket! Mik mindezek? A nap erélyének oly darabkájától nyerték létüket, mely nincs is.