Белое пятно в электричестве

В конце прошлого века учёные (Стюарт, 1878 год) пришли к выводу, что в и атмосфере Земли на высоте примерно шестидесяти километров начинается ионизированная область – ионосфера, проводящий слой атмосферы, который как скорлупой охватывает планету. Это позволяет грубо и приближенно рассматривать земную поверхность и ионосферный слой как обкладки конденсатора с разностью потенциалов около трёхсот тысяч вольт. В районе ясной погоды этот природный конденсатор постоянно разряжается, поскольку ионы под действием сил электрического поля уходят к Земле. А вот в районах грозовой деятельности картина иная. Считается, что в один момент времени гроза охватывает примерно 1% земной поверхности. В этих районах мощные токи текут снизу вверх, компенсируя разряд в ясных районах.

Таким образом, грозовые облака – это не что иное, как природные электрические генераторы, поддерживающие в равновесии всю систему сложного электрического хозяйства во всем земном масштабе.

Казалось бы, люди, занявшиеся изучением электрических сил, в первую очередь должны были бы обратить внимание на атмосферное электричество. Ведь оно, как ни какое другое, ближе и всегда под руками. Однако на деле было не так. Долгое время исследователи и не предполагали, что крошечная искорка и молния явления одной природы и лишь разные по своему масштабу. Вернее сказать, подозрения, конечно, были. Порою, они даже высказывались в слух. Но это были лишь подозрения. Глубокое заблуждение древних философов, убеждённых в том, что мир Земля не имеет ничего общего с миром Неба, были стойкими и держались долго. Лишь в XVIII веке наступило время объединить наблюдаемые явления и уверенно заявить о том, что небесное и земное электричество – явления одной природы. И только XX столетие объяснило механизм образования грозы. Правда, пока объяснило тоже не до конца…

Применение электричества в медицине и биологии

С течением времени областей применения электричества становится всё больше. Становится популярным применение электричества и в химии, начало которому положил Фарадей.

Перемещение вещества – движение зарядоносителей – нашло одно из первых своих применений в медицине для ввода соответствующих лекарственных соединений в тело человека. Суть метода состоит в следующем: нужными лекарственными соединениями пропитывается марля или любая другая ткань, которая служит прокладкой между электродами и телом человека; она располагается на участке тела подлежащему лечению. Электроды подключаются к источнику постоянного тока. Метод подобного ввода лекарственных соединений впервые применён во второй половине XIX века, широко распространён и сейчас. Он носит название электрофореза или ионофореза.

Последовало ещё одно, имеющее огромную важность для практической медицины открытие в области электортехники. 22 Августа 1879 года английский ученый Крукс сообщил о своих исследованиях катодных лучей, о которых в то время стало известно следующее:

1. При пропускании тока высокого напряжения через трубку с очень сильно разряженным газом из катода вырывается поток частичек, несущихся с огромной скоростью.

2. Эти частички движутся строго прямолинейно.

3. Эта лучистая энергия может производить механическое действие. Например, вращать маленькую вертушку, поставленную на её пути.

4. Лучистая энергия отклоняется магнитом.

5. В местах, на которое падает лучистая материя, развивается тепло. Если катоду придать форму вогнутого зеркала, то в фокусе этого зеркала могут быть расплавлены даже такие тугоплавкие материалы, как, например, сплав иридия и платины.

6. Катодные лучи – поток материальных телец меньше атома, а именно частиц отрицательного электричества.

Таковы первые шаги в преддверии нового крупнейшего открытия, сделанного Вильгельмом Конрадом Рентгеном.

Рентген обнаружил принципиально иной источник освещения, названный Х-лучами. Позже эти лучи получили название рентгеновских. Сообщение Рентгена вызвало сенсацию. Во всех странах мира множество лабораторий начали воспроизводить установку Рентгена, повторять и развивать его исследования. Особый интерес вызвало это открытие у врачей. Физические лаборатории, где создавалась аппаратура, используемая Рентгеном для получения Х-лучей, атаковались врачами и их пациентами, подозревавшими, что в них находятся когда-то проглоченные иголки, пуговицы и т.д. История медицины до этого не знала столь быстрой реализации открытий в области электричества, как это случилось с новым диагностическим средством – рентгеновскими лучами.

Заинтересовались рентгеновскими лучами и в России. Еще не было официальных научных публикаций, отзывов на них, точных данных об аппаратуре, лишь появилось краткое сообщение о докладе Рентгена, а под Петербургом, в Кронштадте, изобретатель радио Александр Степанович Попов уже приступает к созданию первого отечественного рентгеновского аппарата. Об этом факте мало известно. О роли А. С. Попова в разработке первых отечественных рентгеновских аппаратов, их внедрении, пожалуй, впервые стало известно из книги Ф. Вейткова.

Новые достижения электротехники соответственно расширили возможности исследования “живого” электричества. Маттеучи, применив созданный к тому времени гальванометр, доказал, что при жизнедеятельности мышц возникает электрический потенциал. Разрезав мышцу поперёк волокон, он соединил её с одним из полюсов гальванометра, а продольную поверхность мышцы соединил с другим полюсом и получил потенциал в пределах 10-80 мВ. Значение потенциала обусловлено видом мышц. По утверждению Маттеучи, биоток течёт от продольной поверхности к поперечному разрезу, и поперечный разрез является электроотрицательным. Этот любопытный факт был подтверждён опытами над различными животными – черепахами, кроликами и птицами, проводимыми рядом исследователей, из которых следует выделить немецких физиологов Дюбуа-Реймона, Германа и нашего соотечественника В. Ю. Чаговца. Пельтье в 1834 году опубликовал работу, в которой излагались результаты исследования взаимодействия биопотенциалов с протекающим по живой ткани постоянным током. Оказалось, что полярность биопотенциалов при этом меняется. Изменяется и амплитуда.

Одновременно наблюдалось и изменение физиологических функций.

В лабораториях физиологов, биологов, медиков появляются электроизмерительные приборы, обладающие достаточной чувствительностью и соответствующими пределами измерений. Накапливается большой и разносторонний экспериментальный материал.

ПОРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

В 1862 году впервые был описан случай поражения электрическим током при случайном соприкосновении с токоведущими частями. Смерть наступила мгновенно. Подобные случаи смерти, вызванной электрическим током, начали регистрировать; по мере расширения использования электричества число их росло. Мнение было единое – смерть наступала, как правило, мгновенно и каких либо существенных изменений на теле не обнаруживалось. Исключение составляли случаи, когда поражение сопровождалось ожогом электрической дугой.