Электризация почвы и урожай

В целях повышения продуктивности сельскохозяйственных растений человечество с давних пор обращается к почве. То, что электричество может повысить плодородие верхнего пахотного слоя земли, то есть усилить его способность формировать большой урожай, опытами учёных и практиков уже доказано давно. Но как это сделать лучше, как увязать электризацию почвы с существующими технологиями её обработки? Вот те проблемы, которые не решены до конца и сейчас. При этом нельзя забывать, что почва - объект биологический. И при неумелом вмешательстве в этот сложившийся организм, особенно столь мощным средством, каким является электричество, можно нанести ему непоправимый ущерб.

При электризации почвы видят, прежде всего, способ влияния на корневую систему растений. К настоящему времени накоплено много данных, показывающих, что слабый электрический ток, пропущенный через почву, стимулирует в растениях ростовые процессы. Но результат ли это прямого действия электричества на корневую систему, и через неё и на все растение, или итог физико-химических изменений в почве? Определённый шаг к пониманию проблемы сделали в свое время ленинградские учёные.

Проведенные ими опыты были весьма изощрёнными, ведь предстояло выяснить глубоко спрятанную истину. Брали небольшие полиэтиленовые трубки-камеры с отверстиями, в которые высаживали проростки кукурузы. Трубки заполняли питательным раствором с полным набором необходимых проросткам химических элементов. И через него с помощью инертных в химическом отношении платиновых электродов пропускали постоянный электрический ток величиной 5-7 мкА/кв. см. Объём раствора в камерах поддерживали на одном уровне, добавляя дистиллированную воду. Воздух, а он крайне нужен корням, систематически подавали (в виде пузырьков) из специальной газокамеры. За составом питательного раствора непрерывно следили датчики того или иного элемента - ионоселективные электроды. И по зарегистрированным изменениям делали вывод, что и в каком количестве поглощено корнями. Все другие каналы утечки химических элементов были перекрыты. Параллельно работал контрольный вариант, в котором всё было абсолютно таким же, за исключением одного - через раствор электрический ток не пропускали. И что же?

Не прошло и 3 часов с начала эксперимента, а разница между контрольным и электрическим вариантами уже выявилась. В последнем элементы питания поглощались корнями активнее. Но, возможно, дело не в корнях, а в ионах, которые под действием внешнего тока стали быстрее передвигаться в растворе? Для ответа на этот вопрос в одном из опытов предусмотрели измерение биопотенциалов проростков и в определённое время включали в «работу» гормоны роста. Почему? Да потому, что они без всякой дополнительной электростимуляции изменяют активность поглощения корнями ионов и биоэлектрическую характеристику растений.

По окончанию эксперимента авторами были сделаны следующие выводы: «Пропускание слабого электрического тока через питательный раствор, в который погружена корневая система проростков кукурузы, оказывает стимулирующее действие на поглощение растениями ионов калия и нитратного азота из питательного раствора». Значит, всё-таки электричество стимулирует деятельность корневой системы? Но как, через какие механизмы? Для полной убедительности в корневом эффекте электричества поставили ещё один опыт, в котором также был питательный раствор, были корни, теперь уже огурцов, измеряли также биопотенциалы. И в этом эксперименте работа корневой системы при электростимуляции улучшалась. Однако до разгадки путей её действия ещё далеко, хотя уже познано, что электрический ток оказывает на растение как прямое, так и косвенное воздействие, степень влияния которых определяется целым рядом факторов.

Тем временем исследования эффективности электризации почвы расширялись и углублялись. Сегодня их, как правило, проводят в теплицах или в условиях вегетационных опытов. Это и понятно, поскольку только так можно уйти от ошибок, которые невольно допускаются тогда, когда эксперименты ставились в полевых условиях, в которых невозможно наладить контроль за каждым отдельным фактором.

Весьма обстоятельные опыты с электризацией почвы в своё время в Ленинграде провёл научный работник В. А. Шустов. В слабо подзолистую суглинистую почву он добавил 30% перегноя и 10% песка и через эту массу перпендикулярно корневой системе между двумя стальными или угольными электродами (лучше себя показали последние) пропускал ток промышленной частоты плотностью 0,5 мА/кв. см. Урожай редиса вырос на 40-50%. А вот постоянный ток такой же плотности снизил сбор этих корнеплодов по сравнению с контролем. И лишь понижение его плотности до 0,01-0,13 мА/кв. см вызвало повышение урожая до уровня, полученного при использовании переменного тока. В чём тут причина?

Используя меченый фосфор, установили, что переменный ток выше указанных параметров благотворно влияет на поглощение растениями этого важного электрического элемента. Проявилось также и положительное действие постоянного тока. При его плотности 0,01 мА/кв. см получен урожай примерно равный тому, что был получен при применении переменного тока плотностью 0,5 мА/ кв. см. Кстати, из четырех испытываемых частот переменного тока (25, 50, 100 и 200 Гц) лучшей оказалась частота в 50 Гц. Если же растения прикрывали заземлёнными экранирующими сетками, то урожай овощных культур значительно снижался.

В Армянской НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства применяли электричество для стимуляции растений табака. Изучали широкий спектр плотностей тока, пропускаемого в поперечном сечении корнеобитаемого слоя. У переменного тока он был 0,1; 0,5; 1,0; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2 и 4,0 а/кв. м, у постоянного - 0,005; 0,01; 0,03; 0,05; 0,075; 0,1; 0,125 и 0,15 а/кв. м. В качестве питательного субстрата использовали смесь, состоящую на 50% из чернозёма, на 25% из перегноя и на 25% из песка. Наиболее оптимальными оказались плотности тока 2,5 а/кв. м для переменного и 0,1 а/кв. м для постоянного при непрерывной подаче электричества в течение полутора месяцев. При этом выход сухой массы табака в первом случае превышал контроль на 20, а во втором - на 36%.

Или вот томаты. Экспериментаторы создавали в их корнеобитаемой зоне постоянное электрическое поле. Растения развивались намного быстрее контрольных, особенно в фазу бутонизации. У них была больше площадь листовой поверхности, повысилась активность фермента пероксидазы, усиливалось дыхание. В результате прибавка урожая составила 52%, и произошло это в основном за счёт увеличения размеров плодов и их количества на одном растении.

Постоянный ток, пропускаемый через почву, благотворно влияет и на плодовые деревья. Это подметил ещё И. В. Мичурин и успешно применял его ближайший помощник И. С. Горшков, который в своей книге «Статьи по плодоводству» (Москва, Изд. Сельск. литер., 1958 г.) посвятил данному вопросу целую главу. В указанном случае плодовые деревья быстрее проходят детский (учёные говорят «ювенильный») этап развития, повышается их холодостойкость и устойчивость к другим неблагоприятным факторам среды, в итоге увеличивается урожайность. Чтобы не быть голословным, приведу конкретный пример. Когда через почву, на которой росли молодые хвойные и лиственные деревья, непрерывно в течение светлого периода суток пропускали постоянный ток, в их жизни происходил целый ряд примечательных явлений. В июне-июле опытные деревья отличались более интенсивным фотосинтезом, что явилось результатом стимулирования электричеством роста биологической активности почвы, повышения скорости движения почвенных ионов, лучшего поглощения их корневыми системами растений. Более того, ток, протекающий в почве, создавал большую разность потенциалов между растениями и атмосферой. А это, как уже говорилось, фактор сам по себе благоприятный для деревьев, особенно молодых. В следующем опыте, проведённом под плёночным укрытием, при непрерывном пропускании постоянного тока фитомасса однолетних сеянцев сосны и лиственницы увеличилась на 40-42%. Если бы такой темп прироста сохранить в течение нескольких лет, то нетрудно представить, какой огромной выгодой бы это обернулось.

Интересный опыт по влиянию электрического поля между растениями и атмосферой провели учёные Института физиологии растений АН СССР. Они установили, что фотосинтез идёт тем быстрее, чем больше разность потенциалов между растениями и атмосферой. Так, например, если около растения держать отрицательный электрод и постепенно увеличивать напряжение (500, 1000, 1500, 2500 В), то интенсивность фотосинтеза будет возрастать. Если же потенциалы растения и атмосферы близки, то растение перестает поглощать углекислый газ.

Нужно отметить, что опытов по электризации почвы проведено очень много, как у нас, так и за рубежом. Установлено, что это воздействие изменяет передвижение различных видов почвенной влаги, способствует размножению ряда трудноусвояемых для растений веществ, провоцирует самые разнообразные химические реакции, в свою очередь изменяющие реакцию почвенного раствора. При электровоздействии на почву слабыми токами в ней лучше развиваются микроорганизмы. Определены и параметры электрического тока, оптимальные для разнообразных почв: от 0,02 до 0,6 мА/кв. см для постоянного тока и от 0,25 до 0,5 мА/кв. см для переменного тока. Однако на практике ток указанных параметров даже на аналогичных почвах может и не дать прибавки урожая. Это объясняется тем многообразием факторов, которые возникают при взаимодействии электричества с почвой и возделываемыми на ней растениями. В почве, принадлежащей к одной и той же классификационной категории, в каждом конкретном случае могут быть совершенно различные концентрации водорода, кальция, калия, фосфора, других элементов, могут быть несхожие условия аэрации, а, следовательно, и прохождение собственных окислительно-восстановительных процессов и т.д. Наконец, не надо забывать о постоянно изменяющихся параметрах атмосферного электричества и земного магнетизма. Многое также зависит от применяемых электродов и способ электровоздействия (постоянное, кратковременное и т.д.). Короче говоря, надо в каждом конкретном случае пробовать и подбирать, пробовать и подбирать...

Вследствие этих и ряда других причин электризация почвы, хотя и способствует повышению урожайности сельскохозяйственных растений, и нередко довольно значительному, но широкого практического применения пока ещё не приобрела. Понимая это, учёные ищут новые подходы к данной проблеме. Так, предложена обработка почвы электрическим разрядом для фиксации в ней азота - одного из главных «блюд» для растений. Для этого в почве и в атмосфере создают высоковольтный маломощный непрерывный дуговой разряд переменного тока. И там, где он «работает», часть атмосферного азота переходит в нитратные формы, усвояемые растениями. Однако происходит это, конечно, на небольшом участке поля и достаточно затратно.

Более эффективен другой способ увеличения количества усвояемых форм азота в почве. Он заключается в применение кистевого электрического разряда, создаваемого непосредственно в пахотном слое. Кистевой разряд - это одна из форм газового разряда, возникающая при атмосферном давлении на металлическом остриё, к которому подведён высокий потенциал. Величина потенциала зависит от положения другого электрода и от радиуса кривизны острия. Но в любом случае он должен измеряться десятком киловольт. Тогда на кончике острия возникает кистеобразный пучок перемежающихся и быстро смешивающихся электрических искр. Такой разряд вызывает образование в почве большого количества каналов, в которые проходит значительное количество энергии и, как показали лабораторные и полевые эксперименты, способствует увеличению в почве усвояемых растениями форм азота и, как следствие, повышению урожая.

Ещё более эффективно использование при обработке почвы электрогидравлического эффекта, заключающегося в создании электрического разряда (электрической молнии) в воде. Если поместить в сосуд с водой порцию почвы и произвести в этом сосуде электрический разряд, то произойдёт дробление частиц почвы с высвобождением большого количества необходимых для растений элементов и связывание атмосферного азота. Такое воздействие электричества на свойства почвы и на воду очень благотворно сказывается на росте растений и их урожайности. Учитывая большую перспективу этого способа электризации почвы, я попробую рассказать о нем более подробно в отдельной статье.

Весьма любопытен другой способ электризации почвы - без внешнего источника тока. Это направление развивает кировоградский исследователь И. П. Иванько. Он рассматривает почвенную влагу как своеобразный электролит, находящийся под воздействием электромагнитного поля Земли. На границе раздела металл-электролит, в данном случае металлопочвенный раствор, возникает гальвано-электрический эффект. В частности, при нахождении в почве стального провода на его поверхности в результате окислительно-восстановительных реакций образуются катодные и анодные зоны, происходит постепенное растворение металла. В итоге на межфазных границах возникает разность потенциалов, достигающая 40-50 мВ. Образуется она и между двумя проводами, уложенными в почве. Если провода находятся, например, на расстоянии 4 м, то разность потенциалов составляет 20-40 мВ, но сильно изменяется в зависимости от влажности и температуры почвы, её механического состава, количества удобрений и других факторов.

Электродвижущую силу между двумя проводами в почве автор назвал «агро-ЭДС», ему удалось не только её измерить, но и объяснить общие закономерности, по которым она образуется. Характерно, что в определённые периоды, как правило, при смене фаз Луны и изменении погоды, стрелка гальванометра, при помощи которого замеряют возникающий между проводами ток, резко меняет положение - сказывается сопровождающие подобные явления перемены в состоянии электромагнитного поля Земли, передающиеся почвенному «электролиту».

Исходя из этих представлений, автор предложил создавать электролизуемые агрономические поля. Для чего специальный тракторный агрегат щелевателем-проводоукладчиком распределяет сматываемый с барабана стальной провод диаметром 2,5 мм по дну щели на глубину 37 см. Пройдя гон, тракторист включает гидросистему на подъём, рабочий орган выглубляется из почвы, а провод обрубается на высоте 25 см от поверхности почвы. Через 12 м по ширине поля операция повторяется. Заметим, что размещенная таким образом проволока не мешает проведению обычных агротехнических работ. Ну, а если потребуется, то стальные проводки легко удалить из почвы при помощи узла размотки и намотки мерной проволоки.

Экспериментами установлено, что при таком способе на электродах наводится «агро-ЭДС» величиной 23-35 мВ. Поскольку электроды имеют разную полярность, между ними через влажную почву возникает замкнутая электрическая цепь, по которой течёт постоянный ток плотностью от 4 до 6 мкА/кв. см анода. Проходя через почвенный раствор как через электролит, этот ток поддерживает в плодородном слое процессы электрофореза и электролиза, благодаря чему необходимые растениям химические вещества почвы переходят из трудноусвояемых в легкоусвояемые формы. Кроме того, под воздействием электрического тока все растительные остатки, семена сорняков, отмершие животные организмы быстрее гумифицируются, что ведёт к росту плодородия почвы.

Как видно, в данном варианте электризация почвы возникает без искусственного источника энергии, лишь в результате действия электромагнитных сил нашей планеты.

Между тем за счёт этой «даровой» энергии в экспериментах получена весьма высокая прибавка урожая зерна - до 7 ц/га. Учитывая простоту, доступность и неплохую эффективность предложенной технологии электризации, садоводы-любители, заинтересовавшиеся этой технологией, могут прочесть о ней более подробно в статье И. П. Иванько «Использование энергии геомагнитных полей», опубликованной в журнале «Механизация и электрификация сельского хозяйства» № 7 за 1985 г. При внедрении указанной технологии автор советует располагать проволоки в направлении с севера на юг, а возделываемые над ними сельскохозяйственные растения с запада на восток.

Данной статьей я попытался заинтересовать садоводов-любителей в применении в процессе возделывания различных растений помимо известных технологий ухода за почвой электротехнологии. Относительная простота большинства способов электризации почвы, доступная для лиц, получивших знания по физике даже в объёме программы средней школы, делает возможным их применение и проверку практически на каждом садовом участке при выращивании овощей, плодовых и ягодных, цветочно-декоративных, лекарственных и других растений. Я тоже экспериментировал с электризацией почвы постоянным током в 60-е годы прошлого века при выращивании сеянцев и саженцев плодовых и ягодных культур. В большинстве опытов наблюдалась стимуляция роста, причем, иногда очень значительная, особенно при выращивании сеянцев вишни и сливы. Так что, уважаемые садоводы-любители, попробуйте проверить какой-нибудь способ электризации почвы в предстоящем сезоне на какой-либо культуре. А вдруг у вас всё получится хорошо, и всё это может оказаться одной из золотых жил?

В. Н. Шаламов

Начнем с того, что индустрия сельского хозяйства разрушена до основания. Что дальше? Не пора ли собирать камни? Не пора ли объединить все творческие силы, чтобы дать селянам и дачникам те новинки, которые позволят резко поднять урожайность, сократить ручной труд, найти новые пути в генетике... Я бы предложил читателям журнала быть авторами рубрики "Для села и дачников". Начну с давней работы "Электрическое поле и урожайность."

В 1954 г., когда я был слушателем Военной академии связи в Ленинграде, страстно увлекся процессом фотосинтеза и провел интересное испытание с выращиванием лука на подоконнике. Окна комнаты, в которой я жил, выходили на север, и потому солнца луковицы получать не могли. Я высадил в два удлиненных ящика по пять луковиц. Землю брал в одном и том же месте для обоих ящиков. Удобрений у меня не было, т.е. были созданы как бы одинаковые условия для выращивания. Над одним ящиком сверху, на расстоянии полуметра (рис.1) расположил металлическую пластину, к которой прикрепил провод от высоковольтного выпрямителя +10 000 В, а в землю этого ящика воткнул гвоздь, к которому подсоединил "-" провод от выпрямителя.

Сделал это для того, что по моей теории катализа создание в зоне растений высокого потенциала приведет к увеличению дипольного момента молекул, участвующих в реакции фотосинтеза, И потянулись дни испытаний. Уже через недели две я обнаружил, что в ящике с электрическим полем растения развиваются более эффективно, чем в ящике без "поля"! Спустя 15 лет этот эксперимент повторили в институте, когда потребовалось добиться выращивания растений в космическом корабле. Там, находясь в замкнутом от магнитного и электрического полей, растения развиваться не могли. Пришлось создавать искусственное электрическое поле, и теперь на космических кораблях растения выживают. А если вы живете в железобетонном доме, да еще на верхнем этаже, разве ваши растения в доме не страдают от отсутствия электрического (да и магнитного) поля? Суньте гвоздь в землю цветочного горшка, а проводок от него подсоедините к очищенной от краски или ржавчины отопительной батареи. В этом случае ваше растение приблизится к условиям жизни на открытом пространстве, что очень важно для растений да и для человека тоже!

Но на этом мои испытания не закончились. Проживая в г.Кировограде, я решил развести на подоконнике помидоры. Однако зима наступила столь быстро, что я не успел выкопать на огороде кусты помидор, чтобы пересадить их в цветочные горшки. Мне попался примерзший куст с небольшим живым отросточком. Я принес его домой, поставил в воду и... О, радость! Через 4 дня от нижней части отростка выросли белые корешки. Я пересадил его в горшок, и, когда он вырос с отростками, стал таким же методом получать новые саженцы. Всю зиму я лакомился свежими помидорами, выращенными на подоконнике. Но меня преследовал вопрос: неужели возможно в природе такое клонирование? Возможно, подтверждали мне старожилы в этом городе. Возможно, но...

Я переехал в Киев и попытался таким же образом получить саженцы помидор. У меня ничего не получилось. И я понял, что в Кировограде мне удавался этот метод потому, что там, в то время, когда я жил, в водопроводную сеть пускали воду из скважин, а не из Днепра, как в Киеве. Грунтовые воды в Кировограде имеют небольшую долю радиоактивности. Вот это и сыграло роль стимулятора роста корневой системы! Тогда я приложил к верхушке отростка помидора +1,5 В от батарейки, а "-" подвел к воде сосуда, где стоял отросток (рис.2), и через 4 дня на отростке, находящемся в воде, выросла густая "борода"! Так мне удалось клонировать отростки помидор.

Недавно мне надоело следить за поливом растений на подоконнике, я сунул в землю полоску фольгированного стеклотекстолита и большой гвоздь. К ним подсоединил провода от микроамперметра (рис.3). Сразу отклонилась стрелка, потому что земля в горшке была сырая, и сработала гальваническая пара "медь - железо". Через неделю увидел, как ток стал падать. Значит, наступала пора полива... Кроме того, растение выбросило новые листочки! Так растения реагируют на электричество.

Растения реагируют не только на звуковые волны музыки, но и на электромагнитные волны от земли, Луны, планет, космоса и множества искусственных приборов. Остается лишь точно определить, какие волны полезные, а какие вредные.

Однажды вечером в конце 1720-х годов французский писатель и астроном Жан-Жак Дертус де Меран (Jean-Jacques Dertous de Mairan) в своей парижской студии поливал комнатные мимозы Mimosa pudica. Вдруг он с удивлением обнаружил, что после заката солнца чувствительное растение складывает свои листочки совсем так же, как если бы до них дотронулись рукой. Меран отличался пытливым умом и снискал уважение таких видных современников, как Вольтер. Он не стал делать скоропалительных выводов, что его растения просто «засыпают» с наступлением темноты. Вместо этого, дождавшись восхода солнца, Меран поставил две мимозы в совершенно темную кладовку. В полдень ученый увидел, что листья мимоз в кладовке полностью раскрылись, но после заката они сложились так же быстро, как и у мимозы в его студии. Тогда он сделал вывод, что растения, должно быть, «чувствуют» солнце даже в полной темноте.

Меран интересовался всем - от движения луны по орбите и физических свойств северного сияния до причин свечения фосфора и особенностей числа 9, но феномен с мимозой он объяснить так и не смог. В своем докладе для Французской академии наук он робко предположил, что на его растения, наверное, воздействует какая-то неведомая сила. Меран здесь провел параллели с лежащими в больнице пациентами, которые испытывают чрезвычайный упадок сил в определенное время суток: может, и они чувствуют эту силу?

Два с половиной века спустя д-р Джон Отт (John Ott), директор научно-исследовательского института изучения воздействия окружающей среды и светового излучения на здоровье человека в Сарасоте, штат Флорида, был ошеломлен наблюдениями Мерана. Отт повторил его эксперименты и задался вопросом: может ли эта «неизвестная энергия» проникать через огромную толщу земли - единственный известный барьр, способный блокировать так называемую «космическую радиацию».

В полдень Отт опустил шесть растений мимозы в шахту на глубину 220 метров. Но в отличие от мимоз Мерана, помещенных в темную кладовую, мимозы Отта тут же закрыли листья не дожидаясь заката солнца. Более того, они закрывали листья, даже когда шахта была освещена ярким светом электрических ламп. Отт связал это явление с электромагнетизмом, о котором во времена Мерана мало что было известно. Однако в остальном Отт терялся в догадках так же, как и его французский предшественник, живший в XVII веке.

Современники Мерана знали об электричестве лишь то, что досталось им в наследство от древних эллинов. Древние греки знали необычные свойства янтаря (или как они его называли, электрона) который, если его хорошенько потереть, притягивал к себе перышко или соломинку. Еще до Аристотеля было известно, что магнит, черный оксид железа, также обладает необъяснимой способностью притягивать железные опилки. В одном из регионов Малой Азии, под названием Магнезия, были обнаружены богатые месторождения этого минерала, поэтому его окрестили magnes lithos, или камень магнезиан. Затем в латинском языке это название сократили до magnes, а в английском и других языках до магнита.

Ученый Вильям Гилберт (William Gilbert), живший в XVI веке, первым связал явления электричества и магнетизма. Благодаря своим глубоким знаниям в медицине и философии Гилберт стал личным врачом королевы Елизаветы I. Он утверждал, что планета есть не что иное, как сферический магнит, а поэтому магнитный камень, являющийся частью одушевленной Матушки-Земли, также обладает «душой». Также Гилберт обнаружил, что помимо янтаря существуют и другие материалы, которые, если их потереть, способны притягивать к себе легкие предметы. Он назвал их «электрики», а также ввел в обиход термин «электрическая сила».

Веками люди считали, что причиной, притягивающей способности янтаря и магнита, являются «всепроникающие эфирные флюиды», испускаемые этими материалами. Правда, мало кто мог объяснить, что это такое. Даже 50 лет спустя после экспериментов Мерана, Джозеф Пристли (Joseph Priestley), в основном известный как первооткрыватель кислорода, в своем популярном учебнике об электричестве писал: «Земля и все без исключения известные нам тела содержат определенное количество чрезвычайно эластичной тончайшей жидкости - флюида, которую философы назвали "электриком". Если тело содержит флюидов больше или меньше своей естественной нормы, происходит замечательное явление. Тело становится наэлектризованным и способным влиять на другие тела, что связывают с воздействием электричества».

Прошло еще сто лет, но природа магнетизма так и оставалась тайной. Как говорил профессор Сильванус Томпсон незадолго до начала Первой мировой войны, «загадочные свойства магнетизма, которые веками приводили в восхищение все человечество, так и остались необъясненными. Необходимо на экспериментальной основе изучить это явление, происхождение которого пока так и неизвестно». В работе, опубликованной вскоре после окончания Второй мировой войны чикагским Музеем науки и промышленности, говорилось, что человек до сих пор не знает, почему Земля есть магнит; как материал, обладающий притягивающими свойствами, реагирует на воздействие других магнитов на расстоянии; почему электрические токи имеют вокруг себя магнитное поле; почему мельчайшие атомы материи занимают огромные объемы пустого, заполненного энергией, пространства.

За триста пятьдесят лет, прошедших после выхода в свет известной работы Гилберта «Магнит» (De Magnete), было создано множество теорий, объясняющих природу геомагнетизма, но ни одна из них не является исчерпывающей.

То же относится и к современным физикам, которые попросту заменили теорию «эфирных флюидов» на волновую «электромагнитную радиацию». Ее спектр варьируется от громадных макропульсаций, тянущихся несколько сотен тысяч лет с длиной волн в миллионы километров до сверхкоротких пульсаций энергии с частотой в 10 000 000 000 000 000 000 000 циклов в секунду и с бесконечно малой длиной в одну десятимиллиардную сантиметра. Первый тип пульсации наблюдается при таких явлениях, как смена магнитного поля Земли, а второй - при столкновении атомов, обычно гелия и водорода, движущихся с огромной скоростью. При этом выделяется излучение, которому дали название «космические лучи». Между этими двумя крайностями находится бесконечное множество других волн, включая гамма-лучи, берущие начало в ядре атома; рентгеновские лучи, исходящие от оболочек атомов; ряд видимых глазу лучей, называемых светом; волн, используемых в радио, телевидении, радарах и других областях - от исследований космоса до СВЧ-кулинарии.

Электромагнитные волны отличаются от звуковых тем, что могут проходить не только сквозь материю, но и сквозь ничто. Они движутся с огромной скоростью в 300 миллионов километров в секунду сквозь необъятные просторы космоса, заполненные, как считалось раньше, эфиром, а теперь -почти абсолютным вакуумом. Но еще никто толком не объяснил, как эти волны распространяются. Один выдающийся физик жаловался, что «мы просто не можем объяснить механизм этого проклятого магнетизма».

В 1747 г. немецкий физик из Виттенберга рассказал французскому аббату и учителю физики дофина Жану Антуану Нолле (Jean Antoine Nollet) об интересном явлении: если закачать воду в тончайшую трубку и дать ей свободно течь, то она будет вытекать из трубки медленно, по капле. Но если же трубка наэлектризована, то вода вытечет сразу, непрерывной струей. Повторив опыты немца и поставив ряд собственных, Нолле «начал верить, что свойства электричества, если их правильно использовать, могут оказывать замечательное воздействие на структурированные тела, которые в некотором смысле можно рассматривать как гидравлические машины, созданные самой природой». Нолле поставил несколько растений в металлических горшках рядом с проводником и с волнением заметил, что растения стали быстрее испарять влагу. Затем Нолле провел множество экспериментов, в которых скрупулезно взвешивал не только нарциссы, но и воробьев, голубей и кошек. В результате он обнаружил, что наэлектризованные растения и животные быстрее теряют в весе.

Нолле решил проверить, как феномен электричества влияет на семена. Он посадил несколько десятков горчичных семян в два ящика из жести и наэлектризовывал один из них с 7 до 10 утра и с 3 до 8 вечера семь дней подряд. К концу недели все семена в наэлектризованном контейнере проросли и достигли в среднем высоты в 3,5 см. В ненаэлектризо-ванном контейнере проклюнулись всего три семечка, выросшие лишь до 0,5 см. Хотя Нолле так и не смог объяснить причин наблюдаемого явления, в своем объемистом докладе для Французской академии наук он отметил, что электричество имеет огромное влияние на рост живых существ.

Нолле сделал свое заключение за несколько лет до новой сенсации, прокатившейся по Европе. Бенжамин Франклин смог поймать заряд электричества от удара молнии с помощью воздушного змея, которого он запустил во время грозы. Когда молния стукнула в металлический кончик каркаса воздушного змея, заряд прошел вниз по влажной струне и попал в лейденскую банку - накопитель электричества. Этот прибор был разработан в Университете Лейдена и использовался для хранения электрического заряда в водной среде; разрядка же происходила в виде одиночной электрической искры. До сих пор считалось, что в лейденской банке молено хранить лишь статическое электричество, произведенное генератором статического электричества.

Пока Франклин собирал электричество с облаков, блестящий астроном Пьер Шарль Лемонье (Pierre Charles Lemonni-ег), принятый во Французскую академию наук в возрасте 21 года и позднее сделавший сенсационное открытие о наклонении эклиптики, определил, что в атмосфере Земли идет постоянная электрическая активность даже в солнечную безоблачную погоду. Но как в точности это вездесущее электричество взаимодействует с растениями, так и осталось загадкой.

Следующая попытка применить атмосферное электричество для увеличения плодоношения растений была предпринята в Италии. В 1770 г. профессор Гардини натянул несколько проводов над огородом одного монастыря в Турине. Вскоре многие растения стали чахнуть и умирать. Но как только монахи сняли провода над своим огородом, растения тут же оживились. Гардини предположил, что либо растения перестали получать нужную для роста дозу электричества, либо доза полученного электричества была чрезмерной. Однажды Гардини узнал, что во Франции братья Жозеф-Ми-шель и Жак-Этьенн Монгольфье (Joseph-Michel, Jacques-Et-ienne Montgolfier) соорудили огромный шар, заполненный теплым воздухом, и отправили его в воздушное путешествие над Парижем с двумя пассажирами на борту. Тогда шар пролетел расстояние в 10 км за 25 минут. Гардини предложил применить это новое изобретение в садоводстве. Для этого к шару нужно присоединить длинный провод, по которому электричество с высоты пойдет вниз на землю, к садовым растениям.

Ученые того времени не обратили на события в Италии и Франции никакого внимания: уже тогда они скорее интересовались влиянием электричества на неживые предметы, чем на живые организмы. Ученых также не заинтересовала работа аббата Бертолона (Bertholon) который в 1783 г. написал объемистый трактат «Электричество растений» (De l"Elec-tricite des Vegetaux). Бертолон был профессором экспериментальной физики во французских и испанских университетах и полностью поддерживал идею Нолле о том, что, изменяя вязкость, или гидравлическое сопротивление, жидкостной среды в живом организме, электричество тем самым влияет

На процесс его роста. Он ссылался и на доклад итальянского физика Джузеппе Тоальдо (Guiseppe Toaldo), который описал влияние электричества на растения. Тоальдо обратил внимание, что в посаженном ряде кустов жасмина два из них оказались рядом с громоотводом. Именно эти два куста выросли на 10 метров в высоту, тогда как остальные кусты были всего лишь 1,5 метра.

Бертолон, слывший чуть ли не колдуном, попросил садовника перед поливом растений из наэлектризованной лейки вставать на что-нибудь, непроводящее электричество. Он сообщил, что его салаты выросли до невероятных размеров. Он также изобрел, так называемый, «электровегетометр», чтобы собирать атмосферное электричество с помощью антенны и пропускать его через растущие на полях растения. «Этот инструмент, - писал он, - влияет на процесс роста и развития растений, его можно применять в любых условиях, при любой погоде. В его эффективности и пользе могут сомневаться лишь люди малодушные и трусливые, которые, прикрываясь маской благоразумия, панически боятся всего нового». В заключении аббат прямо заявил, что в будущем лучшие удобрения в виде электричества будут бесплатно доставляться растениям «прямо с небес».

Замечательная идея о том, что электричество взаимодействует со всеми живыми существами и даже пронизывает их насквозь, получило свое развитие в ноябре 1780 г. Жена ученого из Болоньи Луиджи Гальвани случайно заметила, что генератор статического электричества вызывает конвульсивные сокращения в отрезанной лапке лягушки. Когда она рассказала об этом мужу, он был очень удивлен и тут же предположил, что электричество имеет животное происхождение. В канун Рождества он решил, что это именно так, и записал в свой рабочий дневник: «Скорее всего электричество является возбудителем нервно-мышечной активности».

В течение последующих шести лет Гальвани изучал влияние электричества на работу мышц, и однажды случайно открыл, что лягушачьи лапки дергаются с тем же успехом и без применения электричества, когда медная проволока с подвешенными лапками прикасается к железному стержню при дуновении ветра. Для Гальвани стало очевидно, что в этой замкнутой электрической цепи источником электричества могли быть либо металлы, либо лягушки. Считая, что электричество имеет животную природу, он заключил, что наблюдаемое явление связано с животной тканью и такая реакция является следствием циркуляции витального флюида (энергии) тел лягушек. Гальвани окрестил этот флюид «животным электричеством».

Вначале открытие Гальвани поддержал его соотечественник Алессандро Вольта (Alessandro Volta), физик в Университете Павии Миланского герцогства. Но при повторении экспериментов Гальвани, Вольта смог вызвать эффект электричества с помощью лишь двух видов металлов. Он писал аббату Томмаселли, что, очевидно, электричество исходило не от лапок лягушки, а просто стало «результатом использования двух металлов с различными свойствами». Углубившись в изучение электрических свойств металлов, в 1800 г. Вольта создал первую электрическую батарею. Она представляла собой стопку чередующихся цинковых и медных дисков с кусочками влажной бумаги между ними. Она моментально заряжалась и могла использоваться как источник тока бессчетное количество раз, а не только единожды, как лейденская банка. Так исследователи впервые перестали зависеть от статического и природного электричества. Вследствие изобретения этой прародительницы современной батарейки было обнаружено искусственное динамическое, или кинетическое, электричество. Идею же Гальвани о существовании особой жизненной энергии в тканях живых организмов почти забыли.

Сначала Вольта поддержал открытия Гальвани, но позже он писал: «Эксперименты Гальвани, безусловно, эффектны. Но если отбросить его красивые идеи и предположить, что органы животных лишены собственной электрической активности, то их можно рассматривать как всего лишь новейшие суперчувствительные электрометры». Незадолго перед смертью Гальвани сделал пророческое заявление о том, что однажды анализ всех необходимых физиологических аспектов его экспериментов «поможет лучше понять природу жизненных сил и их различия в зависимости от пола, возраста, темперамента, заболеваний и даже состава атмосфер». Но ученые отнеслись к нему с недоверием и считали его идеи несостоятельными.

За несколько лет до этого, незнакомый с Гальвани венгерский иезуит Максимилиан Хелл (Maximilian Hell) подхватил идеи Гилберта об одушевленности магнита, передающего это качество другим металлосодержащим материалам. Вооружившись этой идеей, он смастерил из намагниченных стальных пластин необычное приспособление, при помощи которого излечился от застарелого ревматизма. Успехи Хелла в исцелении больных людей произвели большое впечатление на его друга, венского врача Франца Антона Месмера (Franz Anton Mesmer), который заинтересовался магнетизмом после прочтения работ Парацельса. Тогда Месмер занялся экспериментальной проверкой работы Хелла и убедился в том, что на живуто материю действительно влияют «земные и небесные магнитные силы». В 1779 г. он назвал эти силы «животным магнетизмом» и посвятил им докторскую диссертацию «Влияние планет на тело человека». Однажды Месмер узнал о швейцарском священнике Дж. Гасснере, исцеляющем своих пациентов возложением рук. Месмер успешно перенял технику Гасснера и объяснял действенность этого способа врачевания тем, что некоторые люди, и он в том числе, наделены большей «магнетической» силой, чем другие.

Казалось бы, такие поразительные открытия биоэлектрической и биомагнитной энергии могли бы ознаменовать новую эпоху исследований, объединяющих физику, медицину и физиологию. Но с новой эпохой пришлось подождать еще по крайней мере сто лет. Успехи Месмера в исцелении на фоне неудачи всех остальных вызвали черную зависть у его венских коллег. Они назвали Месмера колдуном, одержимым дьяволом, и организовали комиссию по расследованию его заявлений. Заключение комиссии было не в его пользу, и тогда Месмера исключили из преподавательского состава медицинского факультета и запретили лечить людей.

В 1778 г. он переехал в Париж, где, по его словам, встретил «людей более просвещенных и не столь равнодушных к новым открытиям». Там Месмер нашел могущественного сторонника своих новых методов, Шарля д"Эслона, первого врача при дворе брата Людовика XVI, который ввел Месмера во влиятельные крути. Но вскоре все повторилось вновь: теперь зависть обуяла французских врачей, как и в свое время австрийских коллег Месмера. Они подняли такую шумиху, что король был вынужден назначить королевскую комиссию по расследованию заявлений Месмера, и это несмотря на то, что д"Эслон на собрании медицинского факультета Парижского университета назвал работу Месмера «одним из величайших научных достижений современности». В состав королевской комиссии входил директор Французской академии наук, который в 1772 г. торжественно провозгласил, что метеориты не существуют; председателем комиссии был американский посол Бенжамин Франклин. Комиссия сделала заключение, что «животный магнетизм не существует и не имеет целительного воздействия». Месмера выставили на всеобщее посмешище, и его огромная популярность стала меркнуть. Он уехал в Швейцарию и в 1815 г., за год до смерти, завершил свой важнейший труд: «Месмеризм или система взаимовлияний; или теория и практика животного магнетизма».

В 1820 г. датский ученый Ганс Христиан Орстед (Hans Christian Oersted) обнаружил, что если поместить компас рядом с проводом под напряжением, то стрелка всегда занимает перпендикулярное к проводу положение. При смене направления тока стрелка поворачивается на 180°. Из этого следовало, что вокруг провода под напряжением существует магнитное поле. Это привело к самому прибыльному изобретению в истории науки. Майкл Фарадей (Michael Faraday) в Англии и Джозеф Генри (Joseph Henry) в США независимо друг от друга пришли к выводу, что должен существовать и противоположный феномен: при движении провода через магнитное поле в проводе возникает электрический ток. Таким образом, был изобретен «генератор», а с ним - вся армия электрических приборов.

На сегодня существует огромное множество книг о том, что человек может сделать при помощи электричества. В Библиотеке Конгресса США книги на эту тему занимают семнадцать тридцатиметровых полок. Но суть электричества и принципы его работы остаются такой же загадкой, как и во времена Пристли. Современные ученые, до сих пор не имеющие ни малейшего представления о составе электромагнитных волн, ловко приспособили их к использованию в радио, радарах, телевидении и тостерах.

При таком одностороннем интересе лишь к механическим свойствам электромагнетизма, очень немногие уделяли внимание его воздействию на живые существа. Барон Карл фон Рейхенбах (Karl von Reichenbach) из немецкого города Тубин-гена был одним из немногих альтернативно мыслящих ученых. В 1845 г. он изобрел различные вещества на основе древесного дегтя, включая креозот, используемый для защиты от гниения надземные ограждения и подводные сооружения из дерева. По наблюдениям Рейхенбаха особо одаренные люди, которых он назвал «экстрасенсами», могли воочию видеть странную энергию, исходящую от всех живых организмов и даже от концов магнита. Эту энергию он назвал одиль или од. Работы Рейхенбаха - «Исследования сил магнетизма, электричества, тепла и света в отношении к силам жизни» (Researches into the Forces of Magnetism, Electricity, Heat and Light in Relation to the Force of Life) - были переведены на английский язык выдающимся врачом Вильямом Грегори, назначенным в 1844 г. профессором химии в Университете Эдинбурга. Несмотря на это все попытки Рейхенбаха доказать существование од своим современникам-физиологам в Англии и Европе - с самого начала потерпели фиаско.

Рейхенбах назвал причину такого презрительного отношения к его «одической силе»: «Как только я касаюсь этого предмета, то сразу ощущаю, что задеваю ученых за живое. Они приравнивают од и экстрасенсорные способности к так называемому, "животному магнетизму" и "месмеризму". Как только это происходит, вся симпатия тут же испаряется». По словам Рейхенбаха, отождествление од с животным магнетизмом совершенно необоснованно, и хотя загадочная одическая сила чем-то напоминает животный магнетизм, она существует совершенно независимо от последнего.

Позже Вильгельм Рейх (Wilhelm Reich) доказывал, что «древние греки и современники, начиная с Гилберта, имели дело совсем не с тем видом энергии, что изучали со времен Вольта и Фарадея. Второй тип энергии получали путем движения проводов через магнитные поля, эта энергия отличается от первого типа не только способом получения, но и своей природой».

Рейх полагал, что древние греки, используя принцип трения, открыли загадочную энергию, которой он дал название «оргон». Очень похоже на од Рейхенбаха и эфир древних. Рейх утверждал, что оргон заполняет все пространство и является средой, в которой распространяется свет, электромагнитные волны и сила гравитации. Оргон заполняет весь космос, правда не везде равномерно, и присутствует даже в вакууме. Рейх рассматривал оргон как основное звено, связующее неорганическую и органическую материи. К 1960-м годам, вскоре после смерти Рейха, накопилось слишком много доводов в пользу того, что живые организмы имеют электрическую природу. Д. С. Халаси в своей книге про ортодоксальную науку выразился очень просто: «Поток электронов является основой практически всех жизненных процессов».

В период между Рейхенбахом и Рейхом ученые, вместо того, чтобы изучать природные явления во всей их целостности, начали разбирать их на мелкие составляющие - и это, отчасти, стало причиной всех трудностей в науке. Одновременно увеличилась пропасть между так называемыми науками о жизни и физикой, которая верила лишь в существование того, что можно непосредственно увидеть глазами или измерить приборами. Где-то посередине оказалась химия, стремившаяся раздробить материю на молекулы. Искусственно соединяя и группируя молекулы, химики синтезировали бессчетное множество новых веществ.

В 1828 г. впервые в лабораторных условиях было получено органическое вещество - мочевина. Искусственный синтез органических веществ, казалось, уничтожил идею о существовании какого-либо особого «жизненного» аспекта в живой материи. С открытием клеток - биологических аналогов атомов классической греческой философии, ученые стали смотреть на растения, животных и человека как всего лишь на различные комбинации этих клеток. Иными словами, живой организм - просто химический агрегат. В свете таких представлений мало у кого осталось желание разо браться в электромагнетизме и его влиянии на живую материю. Тем не менее, отдельные «отщепенцы» от науки время от времени привлекали всеобщее внимание к вопросам о влиянии космоса на растения, и таким образом не давали открытиям Нолле и Бертолона кануть в Лету.

За океаном, в Северной Америке, Вильям Росс (William Ross), проверяя утверждения о том, что наэлектризованные семена прорастают быстрее, посадил огурцы в смесь из черного оксида марганца, столовой соли и чистого песка и поливал разбавленной серной кислотой. Когда он пропускал через смесь электрический ток, семена прорастали гораздо быстрее, чем ненаэлектризованные, посаженные в аналогичной смеси. Через год, в 1845 г., в первом выпуске лондонского «Журнала общества садоводов» (Journal of the Horticultural society) был опубликован длинный доклад «Влияние электричества на растения». Автором доклада был агроном Эдвард Солли (Edward Solly), который, как и Гардини, подвесил провода над огородом и, как Росс, пытался поместить их под землю. Солли провел семьдесят экспериментов с различными злаками, овощами и цветами. Из семидесяти исследованных случаев лишь в девятнадцати наблюдалось положительное влияние электричества на растения, и примерно такое же количество случаев - отрицательное.

Столь противоречивые результаты указывали на то, что для каждого вида растений огромное значение имеет количество, качество и продолжительность электрической стимуляции. Но у физиков не было необходимой аппаратуры для измерения воздействия электричества на разные виды, и они еще не знали, как искусственное и атмосферное электричество влияет на растения. Поэтому эта область исследований была отдана на откуп настойчивым и любопытным садоводам или «чудакам». Однако появлялись все новые наблюдения о том, что растения обладают электрическими свойствами.

В 1859 г. в одном из выпусков лондонского «Вестника садовода» (Gardeners" Chronicle) было опубликовано сообщение о световых вспышках от одной алой вербены к другой. В сообщении упоминалось, что особенно отчетливо этот феномен заметен в сумерках перед грозой после долгого периода сухой погоды. Это подтвердило наблюдения Гёте о том, что цветки восточного мака светятся в темноте.

Лишь в конце девятнадцатого века в Германии появились новые данные, проливающие свет на природу атмосферного электричества, открытого Лемонье. Юлиус Элстер и Ганс Гейтель (Julius Elster, Hans Geitel), интересовавшиеся «радиоактивностью» - спонтанным излучением неорганических веществ - начали масштабное изучение атмосферного электричества. В ходе этого исследования выяснилось, что почва земли постоянно излучает в воздух электрические заряженные частицы. Им дали название ионы (от греческого причастия настоящего времени ienai, что значит «идущий»), это были атомы, группы атомов или молекулы, имеющие после потери или присоединения к ним электронов положительный или отрицательный заряд. Наблюдение Лемонье о том, что атмосфера постоянно наполнена электричеством, наконец, получило хоть какое-то материальное объяснение.

В ясную, безоблачную погоду Земля имеет отрицательный заряд, а атмосфера - положительный, тогда электроны от почвы и растений стремятся ввысь, в небо. Во время грозы полярность меняется на противоположную: Земля обретает положительный, а нижние слои облаков - отрицательный заряд. В любой момент над поверхностью земного шара бушуют 3-4 тысячи «электрических» гроз, поэтому за счет них восстанавливается потерянный в солнечных районах заряд, и, таким образом, поддерживается общее электрическое равновесие Земли.

В результате постоянного потока электричества электрическое напряжение увеличивается по мере удаления от поверхности Земли. Между головой человека ростом в 180 см и землей напряжение составляет 200 вольт; от вершины небоскреба в 100 этажей до тротуара напряжение увеличивается до 40 000 вольт, а между нижними слоями ионосферы и поверхностью Земли напряжение составляет 360 000 вольт. Звучит устрашающе, но на самом деле из-за отсутствия сильного тока частиц эти вольты не превращаются в убийственную энергию. Человек мог бы научиться пользоваться этой колоссальной энергией, однако основная трудность здесь в том, что он так и не понял, как и по каким законам эта энергия функционирует.

Новые попытки исследовать влияние атмосферного электричества на растения были предприняты Селимом Лемстре-мом (Selim Lemstrom), финским ученым с разнообразными интересами. Лемстрем считался экспертом в области полярного сияния и земного магнетизма, и с 1868 по 1884 гг. совершил четыре экспедиции в заполярные области Шпицбергена и Лапландии. Он предполагал, что роскошная растительность этих широт, приписываемая длительным летним дням, на самом деле объясняется, по его словам, «этим интенсивным проявлением электричества, северным сиянием».

Со времен Франклина было известно, что атмосферное электричество лучше всего притягивается острыми предметами, и именно это наблюдение привело к созданию громоотвода. Лемстрем рассуждал, что «острые верхушки растений выступают в роли громоотводов для сбора атмосферного электричества и облегчают обмен зарядами между воздухом и землей». Он изучил годовые кольца на спилах елей и обнаружил, что величина годового прироста четко соотносится с периодами повышенной активности солнца и северного сияния.

Вернувшись домой, ученый решил подкрепить свои наблюдения экспериментами. Он подсоединил ряд растений в металлических горшках к генератору статического электричества. Для этого он протянул на высоте 40 см над растениями провода, от которых к земле в горшках спускались металлические стержни. Другие растения были оставлены в покое. Через восемь недель наэлектризованные растения прибавили в весе на 50% больше, чем ненаэлектризованные. Когда Лемстрем перенес свою конструкцию в огород, урожай ячменя вырос на треть, а урожай клубники - вдвое. Мало того, она еще оказалась гораздо слаще обычного.

Лендстрем провел длинную серию экспериментов в разных частях Европы, на разных широтах вплоть до юга Бургундии; результаты зависели не только от конкретного вида овоща, фрукта или злака, но и от температуры, влажности, естественного плодородия и внесения удобрений в почву. В 1902 г. Лендстрем описал свои успехи в книге «Electro Cultur», опубликованной в Берлине. Этот термин был включен в «Стандартную энциклопедию садоводства» Либерти Хайда Бэйли (Liberty Hyde Bailey).

Английский перевод книги Лендстрема под названием «Электричество в сельском хозяйстве и садоводстве» (Electricity in Agriculture and Horticulture) вышел из печати в Лондоне спустя два года после выхода в свет немецкого оригинала. Введение к книге содержало довольно резкое, но как позже выяснилось, правдивое предупреждение. Тема книги касается трех отдельных дисциплин: физики, ботаники и агрономии, - и она вряд ли окажется «особо привлекательной» для ученых. Однако это предостережение не отпугнуло одного из читателей - сэра Оливера Лоджа (Oliver Lodge). Он добился выдающихся успехов в физике, а затем стал членом Лондонского общества психических исследований. Написал дюжину книг, подтверждающих его убеждение в том, что за пределами материального мира есть еще множество миров.

Чтобы избежать долгих и сложных манипуляций с передвижением проводов вверх по мере роста растений, Лодж поместил сеть проводов на изоляторах, подвешенных на высоких столбах, давая таким образом людям, животным и технике свободно двигаться по наэлектризованным полям. За один сезон Лоджу удалось повысить урожайность одного из сортов пшеницы на 40%. Причем пекари отметили, что хлеб из муки Лоджа получался гораздо вкуснее, чем из муки, которую они обычно закупали.

Соратник Лоджа Джон Ньюман (John Newman) перенял его систему и добился двадцатипроцентного увеличения урожая пшеницы в Англии и картофеля в Шотландии. Клубника Ньюмана отличалась не только большей плодовитостью, она, как и клубника Лендстрема, была сочнее и слаще обычной. В результате проведенных тестов содержание сахара в сахарной свекле Ньюмана превышало среднюю норму. Кстати, Ньюман опубликовал отчет о результатах своих исследований не в ботаническом журнале, а в пятом выпуске «Стандартного пособия для электротехников» (Standard Book for Electrical Engineers), изданного в Нью-Йорке крупным и авторитетным издательством «МакГроу-Хилл» (McGraw-Hill). С тех пор влиянием электричества на растения стали интересоваться все больше инженеры, чем растениеводы.

Наша Земля и другие планеты имеют как магнитное поля, так и электрическое. О том что Земля имеет электрическое поле, было известно лет 150 тому назад. Электрический заряд планет в солнечной системе создается Солнцем благодаря эффектам электростатической индукции и ионизации вещества планет. Магнитное поле образуется за счет осевого вращения заряженных планет. Среднее магнитное поле Земли и планет зависит от средней поверхностной плотности отрицательного электрического заряда, угловой скорости осевого вращения и радиуса планеты. Поэтому Землю (и другие планеты), по аналогии с прохождением света через линзу, следует рассматривать как электрическую линзу, а не источник электрического поля.

Значит, Земля связана с Солнцем с помощью электрической силы, само Солнце связано с центром Галактики с помощью магнитной силы, а центр Галактики связан с центральным сгущением галактик посредством электрической силы.

Наша планета в электрическом отношении представляет собой подобие сферического конденсатора, заряженного примерно до 300 000 вольт. Внутренняя сфера - поверхность Земли - заряжена отрицательно, внешняя сфера - ионосфера - положительно. Изолятором служит атмосфера Земли.

Через атмосферу постоянно протекают ионные и конвективные токи утечки конденсатора, которые достигают многих тысяч ампер. Но, несмотря на это разность потенциалов между обкладками конденсатора не уменьшается.

Это означает, что в природе существует генератор (G), который постоянно восполняет утечку зарядов с обкладок конденсатора. Таким генератором является магнитное поле Земли, которое вращается вместе с нашей планетой в потоке солнечного ветра.

Как и в любом заряженном конденсаторе, в земном конденсаторе существует электрическое поле. Напряженность этого поля распределяется очень неравномерно по высоте: она максимальна у поверхности Земли и составляет примерно 150 В/м. С высотой она уменьшается приблизительно по закону экспоненты и на высоте 10 км составляет около 3% от значения у поверхности Земли.

Таким образом, почти всё электрическое поле сосредоточено в нижнем слое атмосферы, у поверхности Земли. Вектор напряженности электрического поля Земли E направлен в общем случае вниз. Электрическое поле Земли, как и любое электрическое поле, действует на заряды с определенной силой F, которая толкает положительные заряды вниз, к земле, а отрицательные - вверх, в облака.

Все это можно увидеть в природных явлениях. На Земле постоянно бушуют ураганы, тропические шторма и множество циклонов. Например, подъем воздуха во время урагана происходит в основном за счет разности плотности воздуха на периферии урагана и в его центре - тепловой башне, но не только. Часть подъемной силы (примерно одну треть) обеспечивает электрическое поле Земли, согласно закону Кулона.

Океан во время шторма представляет собой огромное поле, усыпанное остриями и ребрами, на которых концентрируются отрицательные заряды и напряженность электрического поля Земли. Испаряющиеся молекулы воды в таких условиях легко захватывают отрицательные заряды и уносят их с собой. А электрическое поле Земли в полном соответствии с законом Кулона двигает эти заряды вверх, добавляя воздуху подъемную силу.

Таким образом, глобальный электрический генератор Земли расходует часть своей мощности на усиление атмосферных вихрей на планете - ураганов, штормов, циклонов и пр. Кроме того, такой расход мощности никак не сказывается на величине электрического поля Земли.

Электрическое поле Земли подвержено колебаниям: зимой оно сильнее, чем летом, ежедневно оно достигает максимума в 19 часов по Гринвичу, также зависит от состояния погоды. Но эти колебания не превышают 30% от его среднего значения. В некоторых редких случаях при определенных погодных условиях напряженность этого поля может увеличиться в несколько раз.

Во время грозы электрическое поле изменяется в больших пределах и может изменить направление на противоположное, но это происходит на небольшой площади, непосредственно под грозовой ячейкой и в течение короткого времени.

Электрическое поле Земли

Измерения электрометром показывают, что у поверхности Земли существует электрическое поле, даже если вблизи нет заряженных тел. Это означает, что наша планета обладает некоторым электрическим зарядом, т. е. представляет собой заряженный шар большого радиуса.

Исследование электрического поля Земли показало, что в среднем модуль его напряженности E = 130 В/м, а силовые линии вертикальны и направлены к Земле. Наибольшее значение напряженность электрического поля имеет в средних широтах, а к полюсам и экватору она уменьшается. Следовательно, наша планета в целом обладает отрицательным зарядом, который оценивается величиной q = –3∙10 5 Кл, а атмосфера в целом заряжена положительно.

Электризация грозовых облаков осуществляется совместным действием различных механизмов. Во-первых, дроблением дождевых капель потоками воздуха. В результате дробления падающие более крупные капли заряжаются положительно, а остающиеся в верхней части облака более мелкие - отрицательно. Во-вторых, электрические заряды разделяются электрическим полем Земли, имеющей отрицательный заряд. В-третьих, электризация возникает как результат избирательного накопления ионов находящимися в атмосфере капельками разных размеров. Основным из механизмов является падение достаточно крупных частиц, электризуемых трением об атмосферный воздух.

Атмосферное электричество данного района зависит от глобальных и локальных факторов. Районы, где преобладает действие глобальных факторов, рассматриваются как зоны «хорошей», или ненарушенной, погоды, а где преобладает действие локальных факторов - как зоны нарушенной погоды (районы гроз, осадков, пылевых бурь и др.).

Измерения показывают, что разность потенциалов между поверхностью Земли и верхним краем атмосферы равна примерно 400 кВ.

Где же начинаются силовые линии поля, заканчивающиеся на Земле? Иными словами, где те положительные заряды, которые компенсируют отрицательный заряд Земли?

Исследования атмосферы показали, что на высоте нескольких десятков километров над Землей существует слой положительно заряженных (ионизованных) молекул, называемых ионосферой . Именно заряд ионосферы компенсирует заряд Земли, т. е. фактически силовые линии земного электричества идут от ионосферы к поверхности Земли, как в сферическом конденсаторе, обкладками которого являются концентрические сферы.

Под действием электрического поля в атмосфере к Земле идет ток проводимости. Через каждый квадратный метр атмосферы перпендикулярно к земной поверхности в среднем проходит ток силой I ~ 10 –12 А (j ~ 10 –12 А/м 2). На всю поверхность Земли приходится ток силой примерно 1,8 кА. При такой силе тока отрицательный заряд Земли должен был бы исчезнуть в течение нескольких минут, однако этого не происходит. Благодаря процессам, идущим в земной атмосфере и вне ее, заряд Земли остается в среднем неизменным. Следовательно, существует механизм непрерывной электризации нашей планеты, приводящий к появлению у нее отрицательного заряда. Что же является такими атмосферными «генераторами», заряжающими Землю? Это дожди, метели, песчаные бури, торнадо, извержение вулканов, разбрызгивание воды водопадами и прибоем, пар и дым промышленных объектов и т.д. Но наибольший вклад в электризацию атмосферы вносят облака и осадки. Как правило, облака в верхней части заряжены положительно, а в нижней части - отрицательно.

Тщательные исследования показали, что сила тока в атмосфере Земли максимальна в 19 00 и минимальна в 4 00 по Гринвичу.

Молнии

Долгое время считалось, что около 1800 гроз, одновременно происходящих на Земле, дают ток силой ~ 2 кА, который компенсирует потери отрицательного заряда Земли за счет токов проводимости в зонах «хорошей» погоды. Однако оказалось, что ток гроз значительно меньше указанного и необходимо учитывать процессы конвекции по всей поверхности Земли.

В зонах, где напряженность поля и плотность объемных зарядов наибольшие, могут зарождаться молнии. Разряду предшествует возникновение значительной разности электрических потенциалов между облаком и Землей или между соседними облаками. Возникшая таким образом разность потенциалов может достигать миллиарда вольт, а последующий разряд накопленной электрической энергии через атмосферу может создавать кратковременные токи силой от 3 кА до 200 кА.

Выделяют два класса линейных молний: наземные (ударяющие в Землю) и внутри- облачные. Средняя длина молниевых разрядов обычно составляет несколько километров, но иногда внутриоблачные молнии достигают 50-150 км.

Процесс развития наземной молнии состоит из нескольких стадий. На первой стадии в зоне, где электрическое поле достигает критического значения, начинается ударная ионизация, создаваемая свободными электронами, имеющимися в небольшом количестве. Под действием электрического поля электроны приобретают значительные скорости по направлению к Земле и, сталкиваясь с молекулами, составляющими воздух, ионизируют их. Таким образом возникают электронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов - стримеры, представляющие собой хорошо проводящие каналы, которые, сливаясь, дают начало яркому термоионизованному каналу с высокой проводимостью - ступенчатому лидеру молнии . По мере продвижения лидера к Земле напряженность поля на его конце усиливается и под его действием из выступающих на поверхности Земли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером. Если не дать возникнуть стримеру (рис. 126), то удар молнии будет предотвращен. Эта особенность молнии используется для создания молниеотвода (рис. 127).

Обычное явление - многоканальные молнии. Они могут насчитывать до 40 разрядов с интервалами от 500 мкс до 0,5 с, а полная продолжительность многократного разряда может достигать 1 с. Он обычно глубоко проникает внутрь облака, образуя множество разветвленных каналов (рис. 128).

Рис. 128. Многоканальная молния

Наиболее часто молния возникает в кучево-дождевых облаках, тогда они называются грозовыми; иногда молния образуется в слоисто-дождевых облаках, а также при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях.

Молния с большой вероятностью повторно ударяет в ту же точку, если только объект не разрушен предыдущим ударом.

Разряды молний сопровождаются видимым электромагнитным излучением. При нарастании силы тока в канале молнии происходит повышение температуры до 10 4 К. Изменение давления в канале молнии при изменении силы тока и прекращение разряда вызывает звуковые явления, называемые громом.

Грозы с молниями происходят практически по всей планете, за исключением ее полюсов и засушливых районов.

Таким образом, систему «Земля - атмосфера» можно считать непрерывно работающей электрофорной машиной, осуществляющей электризацию поверхности планеты и ионосферы.

Молнии издавна являлись для человека символом «небесного могущества» и источником опасности. С выяснением природы электричества человек научился защищаться от этого опасного атмосферного явления с помощью молниеотвода.

Первый в России молниеотвод был сооружен в 1856 г. над Петропавловским собором в Санкт-Петербурге после того, как молния дважды ударила в шпиль и подожгла собор.

Мы с вами живем в постоянном электрическом поле значительной напряженности (рис. 129). И, казалось бы, между макушкой и пятками человека должна существовать разность потенциалов ~ 200 В. Почему же при этом по телу не проходит электрический ток? Это объясняется тем, что тело человека является хорошим проводником, и вследствие этого некоторый заряд с поверхности Земли переходит на него. В результате поле вокруг каждого из нас изменяется (рис. 130) и наш потенциал становится равным потенциалу Земли.

Литература

Жилко, В.В. Физика: учеб. пособие для 11-го кл. общеобразоват. учреждений с рус. яз. обучения с 12-летнми сроком обучения (базовый и повышенный)/ В.В. Жилко, Л.Г. Маркович. - Минск: Нар. Асвета, 2008. - С. 142-145.