Elektryczność pioruna udowodniona przez Benjamina Franklina... przy pomocy latawca

271 lat temu, 15 czerwca 1752 roku, słynny amerykański polityk i uczony, jeden z Ojców Założycieli Stanów Zjednoczonych, dowiódł, że piorun jest zjawiskiem elektrycznym... a uczynił to przy pomocy specjalnie skonstruowanego latawca.

Fragment obrazu z 1816 roku "Benjamin Franklin czerpie energię elektryczną z nieba"

Foto: Wikipedia/domena publiczna

Spacer z latawcem brzmi dość komicznie, ale doświadczenie to określane jest jako dzień "wynalezienia pioruna", choć oczywiste było, że Franklin jedynie i aż udowodnił, że piorun jest zjawiskiem elektrycznym, że można go w określonych warunkach przewidywać i "ujarzmiać". Twierdzi się, że ten spacer z latawcem odbył się 15 czerwca 1752 roku, choć data jest bardziej orientacyjna niż rzeczywista i służy osadzeniu na kartach historii. Niewątpliwym jest jednak fakt, że Benjamin Franklin, wielki mąż stanu i wybitny myśliciel i naukowiec - właśnie w tamtym czasie określił naturę wyładowań atmosferycznych, które do wtedy, od zarania dziejów, traktowane były jako "boska kara za grzechy".

Rzecz działa się w Filadelfii, jednym z najstarszych miast Stanów Zjednoczonych, położonym na wschodnim wybrzeżu, w dolinie rzeki Delaware, u jej ujścia do Atlantyku. Wietrzny i deszczowy czwartek w połowie czerwca 1752 roku. Wyposażony w latawiec, dość długi sznur i urządzenie zwane butelką lejdejską Franklin wyszedł na poszukiwanie burzy z wyładowaniami atmosferycznymi. Pomysł był prosty - latawiec wznosząc się ku chmurom, a tym samym stając się najwyższym elementem połączonym z ziemią, ma ściągać ładunki z chmur i przy pomocy mokrego, przewodzącego sznura sprowadzać je na ziemię. Franklin już od dłuższego czasu, co najmniej od trzech lat, naukowo pracował nad istotą wyładowań atmosferycznych, trafnie postrzegając ich naturę jako zjawisko elektryczne. Już w 1749 roku opisał 12 wspólnych cech dla elektryczności i piorunów. Bolesław Orłowski, na stronach "Pasażu Wiedzy" Muzeum Pałacu Króla Jana III w Wilanowie, przytacza jego słowa:

"Jeśli sprawy rzeczywiście tak się mają, dlaczego by znajomość owej własności ostrzy nie miała zostać użyta dla dobra ludzkości, dla zabezpieczenia domów, kościołów, statków itp. od uderzeń pioruna? Należałoby w tym celu zarządzić instalowanie na najwyższych partiach owych budowli pionowych prętów żelaznych, zakończonych spiczasto niby igły i pozłacanych dla ochrony od rdzy. Od spodu owych prętów drut biegłby na dół na zewnątrz budynków i zagłębiałby się w ziemię, na statku zaś wokół jednej z want, a następnie przewieszony przez burtę zanurzałby się w wodzie. Niewykluczone, że owe zaostrzone pręty bezgłośnie wyciągałyby ognistość elektryczną z chmury, zanim jeszcze nadciągnęłaby ona dostatecznie blisko, aby padł z niej grom, i w ten sposób chroniłyby nas od najgwałtowniejszych i najstraszliwszych szkód".

W obecnych czasach historycy nauki charakteryzują pierwsze doświadczenia Franklina nad elektrycznością jako próbę udowodnienia tezy o tym, że prąd elektryczny jest przepływem różnoimiennych ładunków elektrycznych, z których jednoimienne odpychają się, a różnoimienne przyciągają. To dodatnie i ujemne elektryzowanie się wykazał na przykładzie butelki lejdejskiej - urządzenia określanego mianem pierwszego kondensatora. Działało ona na zasadzie butelki izolującej dwie warstwy metalu, co w efekcie działania gromadziło ładunki elektryczne. Wynalazek ten ogłoszono w 1746 roku, a wynalazców było kilku i pracowali niezależnie od siebie. Dość powiedzieć, że gdańszczanin Daniel Gralath opisał działanie tego wynalazku i dodatkowo zastosował łączenie wielu butelek w baterie, co było ewenementem naukowym. Co do zasady, pierwsza taka butelka była napełniona wodą i zatkana korkiem, przez który poprowadzono miedziany drut. Badania z butelką lejdejską były prowadzone na obu kontynentach - zarówno w Stanach Zjednoczonych jak i w Europie (głownie we Francji). Franklin do zbudowanej butelki lejdejskiej "podłączał" sznur wznoszącego się latawca - wilgotny sznur przewodził ładunki elektryczne spływające z chmur wprost do butelki. Uczony amerykański trafnie przewidywał, że różnica ładunków elektrycznych chmur zostanie przyciągnięta przez przeciwne przeciwne ładunki w butelce, zanim same znajdą ujście w niekontrolowanym wyładowaniu atmosferycznym.

Oczywiste jest, że w tamtych czasach wielu krytyków zarzucało mu, że w ten sposób bardziej ściąga pioruny na ziemię niż przed nimi chroni. Benjamin Franklin był jednak pewien swego odkrycia i już we wrześniu 1752 roku zamontował na swoim domu w Filadelfii pierwszy w historii piorunochron. Jak tłumaczył, jego wynalazek nie tyle przyciąga pioruny, co daje możliwość ochrony przed nimi celowym uziemieniem, ograniczając ich nieprzewidywalność, szczególnie w skupiskach ludzkich. Rozwiązanie jego pozwalało także na ochronę domostw i budowli. Jednak w wielu miejscach, szczególnie w Europie, ludzie bali się tych nowych instalacji, uważając jak wcześniej, że najlepszą ochroną będą bicie w dzwony i modlitwa. Reakcja taka wiązała się z jeszcze bardzo mała wiedzą powszechną dotyczącą natury zdarzeń atmosferycznych.

Historie tych pierwszych prób ochrony przed piorunami ciekawie opisuje Bolesław Orłowski, dodając także kilka informacji związanych z Polską tamtych czasów: "Nie pozostała w tyle i Polska. Uczony pijar Józef Osiński (1738-1802) napisał w 1777 r. O sposobach zabezpieczających życie i mienie od piorunów, czyli o stawianiu konduktorów (tak wówczas nazywano piorunochrony). Od 1783 r. zaczęto je instalować w Polsce. Przyjęło się uważać, że pierwszym wyposażonym w piorunochron budynkiem był ratusz w Rawiczu – wiadomość o tym przynosi styczniowy numer „Pamiętnika Historyczno-Politycznego” z 1784 r. Wiadomo też, że w maju 1783 r. uczony ksiądz Jowin Fryderyk Bystrzycki (1737-1821) wyposażył w sześć konduktorów pałac Michała Jerzego Mniszcha w Dęblinie".

Świat nauki dość szybko przekonywał się do mechanizmów opisanych przez Franklina, a jego wnioski potwierdzało wielu innych naukowców. Dość powiedzieć, że jego spuściznę chyba najcelniej opisał w jednym zdaniu Jean d’Alembert, francuski fizyk, filozof i matematyk, stwierdzając - "Grom wydarł niebu, a berła tyranom"... napis ten umieszczony jest na paryskim popiersiu Franklina w języku łacińskim: "Eripuit coelo fulmen, mox sceptra tyrannis".

PP