JVe. 17 (1 4 0 3). W arszaw a, dnia 25 k w ie tn ia 1909 r. Tom X X V I I I .
TYGODNIK POPULARNY, POŚWIĘCONY NAUKOM PRZYRODNICZYMI.
PRENUMERATA „W SZECHŚW IATA".
W Warszawie: ro c z n ic r b . 8, k w a rta ln ie r b . 2.
Z przesyłką pocztową ro c z n ie r b . 10, p ó łr . r b . 5.
PRENUMEROWAĆ MOŻNA:
W R e d ak cy i „ W sz e c h św ia ta " i w e w sz y stk ic h k s ię g a r
niach w k ra ju i za g ran icą.
R e d a k to r „W szechśw iata** p rz y jm u je ze sp raw am i re d a k c y jn e m i c o d z ie n n ie o d g o d z in y 6 d o 8 w ieczo rem w lo k a lu re d a k c y i.
A d r e s R e d a k c y i: K R U C Z A .Nk 3 2 . T e le fo n u 83-14.
L A. POLLOCK
profesor F izyk i w U n iw ersytecie w Sydneyu.
T E O R Y Ą E L E K T R O N O W A Ł U K U Y O L T Y ł).
1. W s t ę p . Opis ogólny zjawisk, za
chodzących w lu k u Volty, o p a rty n a t e oryi e lektro now ej, podał profesor J. J.
Tho m son w dziele swem: „ 0 przew odze
niu e lek tryczno ści przez g a z y “. P r z e d m iotem p ra c y niniejszej j e s t ty lk o roz
p a trz en ie zagadnień, k tó re w y ła n ia ją się z wyników, o trz y m a n y c h p rzez D uddella w t o k u b a d a ń n a d siłami elektrobodźcze- m i łu k u elektrycznego. Badania te, prze
prow adzone z w ła ściw ą te m u fizykowi pom ysłow o ścią i zręcznością, doprowadziły do w ażnego o d k ry c ia w łu k u dwu je d n o cześnie sił clektrobodźczych: j e d n e j, sk ie
row anej n aprzód, d ru g ie j— wstecz, a do
k o n a n e p o m iary rozw iązały ostatecznie
') P hilosop hical Magazine, marzec,
19 0 9r.
A
N o te on the Electron Theory o f th e Carbon
A r c .B y I.
A .P oilock , professor o f P bygics in tlie U n iversity o f Sydney.
j d a w n y p ro b le m a t o rodzaju rozm ieszcze
n ia p o ten c y a łu pomiędzy węglami.
2. W y n i k i d o ś w i a d c z a l n e , W p rzypad ku p r ą d u p rostego o n atężeniu 9,91 am perów w łuku, długim na 6 mil- lim etró w pomiędzy w ęg lam i firmy Con
rad ty Norris o ś re d n ic y ll-m ilim e tr o w e j, Duddell z na jdu je n a s tę p u j ą c y obraz ró żnicy potencyału w łuku. P r z y pow ierz
chni anody w y s tę p u je siła elektrobodź- cza, skierow ana w stecz o w a rto śc i 16,7 woltów, za k t ó r ą w obrębie niezm iernie małej odległości od pow ierzchni anody p rzy p a d a spadek p o ten cy ału o 16 woltów, n a stę p n ie znowu s p a d ek o 25 woltów wzdłuż słupa p a ry , dalej spadek o 11,7 woltów w obrębie nieznacznej odległości od k a to d y i wreszcie przy samej po
wierzchni k a to d y siła elektrobodźcza o w a rto śc i 6,1 wolta.
3, S i ł y e l e k t r o b o d ź c z e w ł u k u . Gdy j o n o m a s i e .m p o ru sza się swo
bodnie pomiędzy dw om a p u n k tam i, po
między którem i różnica p o ten c y a łu w y nosi V je d n o s te k p o ten cyału , to p u n k t t e n osiąga prędkość, k tó rą znaleść mo
żna z w yrażenia na pracę w y k o n a n ą w e dle wzoru:
£ mv2 = Ve
258 W SZ E C H SW IA T .Ne 17
gdzie v j e s t p ręd k o śc ią końcow ą, a e ła dunkiem jo n u . A zatem , jeżeli w j a k i m kolwiek p rze k roju po przeczn y m obwodu jo nom udzielona j e s t e n e rg ia w takiej ilości, że są one w y r z u c a n e z te g o p r z e k ro ju z p ręd k o ś c ią v, to w p rzekro ju ty m um iejscow ione j e s t to, co pod w zględem e le k try c z n y m ró w now ażn e j e s t sile elek- trobodźczej, k t ó r ą w y ra ż a wzór:
V = V, - ( 1 )
gdzie v oznacza tera z p ręd k o ść r z u tu , tj.
prędkość, z j a k ą w y rzucan e są jo n y.
Zakładając, że e le k tro n y i j o n y d o d a
tnie w y rz u c an e s ą z pow ierzchni rozża
rzonego w ęgla z p rędkościam i, k t ó r e z a leżą od te m p e ra tu ry , p o w in n iśm y ocze
kiwać, że w obwodzie, z a w ie r a ją c y m złą
czenie ogrzanego w ę g la i gazu, z n a jd z ie m y to, co m ożnaby n a z w a ć ró żn icą po- te n c y a łu powierzchniow ą, p rzy z e w n ę tr z nej w a r s tw ie w ęgla. Ta siła e lektro- bodźcza pow ierzch n iow a j e s t w k a ż d y m razie różnicą po m iędzy siłą e lektro bo d ź- czą, b ęd ą cą w y nik iem w y r z u c a u ia e le k tronów , a tą, k tórej źródłem j e s t em isy a jo nów dodatn ich . P o n ie w a ż w ed łu g wszelkiego p r a w d o p o d o b ie ń s tw a w a rto ść
j e s t daleko w ięk sza w w y ra ż en ia mtr
2e
razie e le k tro n ó w aniżeli w razie jo n ó w dodatnich, przeto w y s ta rc z y , je ś li ch o dzi o opis ogólny, u w z g lę d n ić je d y n ie siłą elektrobodźczą, w y n i k a ją c ą z w y rz u cania elektronów .
Jeżeli węgiel g o rą c y j e s t e le k t r o d ą od- je m n ą , tak, iż e le k tro n y w y rz u c an e są w k ie ru n k u , w k tó ry m j o n y d o d a tn ie u n o szone są przez pole, to p o w ierzch n io w a różnica p o te n c y a łu j e s t siłą e le k tro b o d ź czą, sk ie ro w a n ą naprzód, k t ó r a dopom aga przepływ ow i p rąd u, j a k to o d k ry ł Dud- dell przy katodzie łuku. Jeżeli, prze ciwnie, węgiel g o rą c y j e s t e le k tro d ą do
datnią, tak, iż e le k tro n y w y rz u c an e są w k ieru n k u , p rz e c iw n y m k ieru n k o w i, w k tó ry m jo n y d od atn ie unoszone są przez pole, to pow ierzchniow a różnica p o t e n cyału j e s t siłą e le ktro bod ź c z ą w steczną, k t ó r a sprzeciw ia się przep ły w ow i prąd u , j a k to się dzieje p rzy anodzie łuku.
W id z im y więc, że te o r y a w p r o s t y s p o
sób tłum aczy n am istnien ie i k ie ru n e k sił ełektrobodźczych, k tó re z n a jd u je m y dośw iadczalnie. U w zględ niając w arto ści ty ch sił, podane w p a ra g ra fie drug im , i wiedząc, że dla e le ktro nów sto s u n e k
m 1,86X 1 0 7 j e d n o s t e k e le k tro m a g n e tycznych, dojdziemy, po w staw ieniu tej w artości w rów n a n ie (1), do w yniku, że p rzy anodzie łu k u e le k tro n y w y rzucan e są z prędkością 2,5 X 108 c e n ty m e tró w na s e kundę, p rzy kato dzie zaś z p ręd k o ścią l , 5 X ! 0 8.
§ 4 A n o d o w y , s p a d e k p o t e n c y a ł u . Niech A 'B ' prze dstaw ia n am na figurze ślad pow ierzchni anodowej. Z tej
pow ierzchni e le k tro n y w y rz u c an e są w wielkiej liczbie w s k u t e k wysokiej t e m p e r a t u r y k r a t e r u i ze znaczną p rędkością początkow ą. E le k tr o n y te z d e rz a ją się z cząsteczkam i gazu w ro zm aity ch odle
głościach od powierzchni anodowej. P r z y puśćm y, że długość S p rz e d s ta w ia o d ległość .średnią, tak , iż, g d y chodzi o opis ogólny, można przy ją ć, że zderzenia za
chodzą w płaszczyznie, rówmoległej do po w ierzch ni anodowej w odległości S, tj.
w płaszczyznie, k tórej ślad oznaczony j e s t na r y s u n k u p ro stą A B . T ę odległość S e le k tro n y p r z e b ie g a ją ru ch e m o p rz y ś pieszeniu odjem nem, ponieważ po ruszają się t u w bre w sile, czynnej w polu, a w y n ik ie m ich zderzeń z cząsteczk am i j e s t tw orzenie się w A B J o n ó w m olekularn ych o d jem nych. Ponieważ w sz y stk ie ta k u tw o rzone jo n y w ę d r u ją do anody, ale z po
wodu, że m asa ich j e s t większa, czyn ią to z p rędk ośc ią m niejszą od p ręd ko ści elektro nó w , przez k tó re zo stały u tw o rz o ne, p rze to w p rz e strz e n i pom iędzy A 'B ' a A B n a g ro m a d z a ją się j o n y odjemne.
Nadto, poniew aż elek tron y w y rz u c an e po
r u s z a ją się ku A B ru che m o przyśpiesze
niu odjem nem. g d y tym c z ase m j e n y - o d -
M 17 W SZEC H SW IA T 259
da la ją się od A B ru c h e m o przyśpiesze
niu dodatniem , przeto m a k sy m a ln e n a g ro m adzenie p rz y p a d a w okolicy tego w ła śnie przekroju.
Liczba jon ów dodatnich, w yrzu can y ch z pow ierzchni anodowej, j e s t dro b n a w p orów n aniu z liczbą w y rzu c an y c h e le k tronów; w s k u t e k tego e le k try z a c y a na praw o od A B j e s t odjem na, a gęstość jej j e s t znacznie w iększa od gęstości elek- try z a cy i w słupie pary, z najdującym się n a lewo od tej płaszczyzny.
Rów nanie P o issona uczy nas, że t a k i e mu n a g ro m a d z e n iu jonów odjem nych w pobliżu pow ierzchn i anodowej to w a rzyszy s tro m y g r a d y e n t potencyału, co n am tłu m ac z y istnienie dobrze znanego s p a d k u p o ten c y a łu przy anodzie.
J o n y odjem ne gro m a dz ą się dopóty, dopóki anodowy sp ad ek po tencyału w y s ta r c z a do doprow adzania w y rz u c an y c h jon ów do s ta n u spoczynku na k r a ń c u ich średniej odległości <S. S p a d e k nie może b y ć większy, ponieważ w przeciw nym razie n ie k tó re z pomiędzy elek tro nó w b y łyb y d oprow adzane do s ta n u sp o czyn ku jeszcze prze d zderzeniem z cząstecz
kami, w k tó r y m to p rz y p a d k u tw o rzy ła by się n iew ielka liczba jonów, i s p a d e k p o ten c y a łu m alałby w m iarę zm niejszania się gęstości elektryzacy i. Z tego p u n k tu w idzenia należałoby oczekiwać, że spadek p o te n c y a łu anodow y będzie ró w n y po
wierzchniow ej różnicy potencyału, od k t ó rej zależy p ręd k o ść wyrzucania.
W przy pad k u, o k tó ry m mowa, siła elektrobodźcza w ste cz n a wynosiła 16,7 woltów. J e s t to w ysokość skoku p o te n cyału, k tó re g o p rzyczy n a leży w zjaw is
k a c h ciep ln ych , w y w ierający ch wpływ n a przechodzenie elek tron ó w przez w a r s tw ę pow ierzchow ną, oraz w tej energii, z j a k ą e le k tro n y zanurzają się w gaz.
Zgodnie z powyższem , ta o s ta tn ia rów na się an o d o w e m u spad kow i potencyału, k t ó ry w ty m razie w ynosi 16 woltów. To, że różnica p om iędzy tą w a rto śc ią a siłą elektrobodźczą w s te cz n ą w y nosi zaledwie 0,7 wolta, zdaje się przem aw iać za p r z y puszczeniem , p o dstaw ow em d la całej kwe- styi, że w w y ra ż en iu n a pow ierzchniow y sk o k p o ten c y a łu g óru je n a d w szystkiem
wyraz, k tó ry p r z e d s ta w ia energię prze
noszenia się w y rz u c an y c h elektronów.
5. K a t o d o w y s p a d e k p o t e n c y a ł u . Niech fig u ra 1 prze dstaw ia t e raz węgiel odjem ny. Z pow ierzchni A 'B ' e le k tro n y są w y rzucane z prędkością
= 1,5 X 108 c e n ty m etró w na sekundę,—
prędkością, której źródłem j e s t powierz
chniow a różnica po tencyału, rów n a 6,1 wolta. P rędk ość e le k tro n ów w z ra sta po chwili wyrzucenia, a .to w s k u te k is tn ie nia siły elek trycznej w polu, i, je ś li p rzy j
miemy, że k atodow y s p a d ek po tencyału w ilości 11,7 woltów n a stę p u je na odle
głości S, odpowiadającej w arto ści ś re d niej, to okaże się, że e le k tro n y zderzają się w A B z cząsteczkam i gazu z p r ę d kością 2,6 X 1 0 8 c e n ty m e tró w n a sekundę, ró w n ą tej, ja k ie j n a b y ły w s k u te k swo
bodnego spad ku o 17,8 woltów.
W gorącym gazie zderzenia, zachodzą
ce w takich okolicznościach, s ta ją się źró
dłem jonizacyi, tak, iż w przekroju A B w y tw a r z a ją się oba rodzaje jonów , przy- czem jo n y odjem ne poru szają się na r y s u n k u na lewo, dodatnie zaś w ę d ru ją zwolna na prawo.
Te elektrony, k tó re zderzają się z czą
steczkam i, po przeleceniu drogi, m n ie j
szej od średniej, mogą nie mieć energ ii dostatecznej do jonizacyi; w ty m razie w y tw a rz a się pew na liczba jonów mole
k u la rn y c h pomiędzy A B a powierzchnią katodow ą, k tó re p o tem giną, być może, s k u tk ie m ponownego łączenia się z przy- byw ającem i dodatniemi. Ponieważ, jon i- zacya ta zachodzi z pewnością w okolicy A B , przeto pomiędzy płaszczyzną tą a k a todą z n a jd u je m y najw iększą gęstość e le k tryzacyi dodatniej; oznacza to, wedle ró
w n a n ia Poissona, s tro m y g r a d y e n t po ten cyału, k tó ry odpowiada dobrze z nanem u ka todow e m u spadkowi potencyału.
Należy zauważyć, że w rozwoju ł uku wielkość katodow ego sp a d k u p otencyału osiąga granicę (dosięga kresu) wtedy, gdy jo n iz a c y a w s k u te k zderzenia n a koń
cu średniej odległości rzu tu od k a to d y
całkowicie się ustali. W ty m razie w a r
tość, znalezioną przez Duddelia można
przyjąć za s ta łą c h a r a k te r y s ty c z n ą dla
łu k u Yolty.
'260 W S Z E C H Ś W IA T j \I® 17
6. S ł u p p a r y . Łatw o ść, z j a k ą łu k może by ć p r z e s u n ię ty przez drobne n a w e t siły m a g n e ty cz n e , p rz e m a w ia za p o glądem , że z n a cz n a część p r ą d u p rzech o dzącego przez slup p a r y m a sw e źródło w ele k tro n a c h , p o ru sz a ją c y c h się ze z n a
czną prędkością. P oniew aż siła e le k tro bodźcza: w słupie tym , w y n o s z ą c a w opi
s y w a n y m p rz y p a d k u około 4 woltów na m ilim etr, s tan o w czo nie n a d a je się do p r o w a d z e n ia w s ta n ie niezm ien io n y m ro ju e le k tro n ó w poprzez cząstec z k i i j o n y d odatnie, przeto g a tu n e k p rze w o d n ic tw a , k t ó r y w y s tę p u je w słupie p a ry , w y d a je się b y ć o dm ien ny od tego, z ja k im s p o t y k a m y się zw y k le w p r z y p a d k u gazów.
Być może, że w razie w a rto ś c i k r y t y cznej s p a d k u kato d o w e g o zd erzanie się w y rz u c an y c h ciałek z c z ą s te c z k a m i m o cno ogrzanego gazu d a je p o c z ąte k s t o pniowej w ym ian ie e le k tro n ó w p o m ię dz y atom am i, k tó re n a b y ły pewnej o ry en ta - cyi, na p r z e s trz e n i całego słu pa p a r y — j e d n e m słowem, że zachodzi t u coś t a kiego, j a k w h y p o tez ie J. J. Th om so n a, tłum aczącej przewodzenie przez m etale.
W ta k im razie m o żn a b y uw ażać, że ele k tro n y są prow ad zo n e od a to m u do atom u bez osłab ienia e n e rg ii i ty m sp o sobem d osięg ają p o w ie rz c h n i anodowej z; pręd k o śc ią k r y ty c z n ą c z ąstek , r o z p o czy n ają cy c h w y m ian ę z d ołączeniem p r ę d kości, n a b y te j podczas p rz e la ty w a n ia przez anodow y spadek p o te n c y a łu czyli z s z y b kością 3 ,6 X 1 0 8 c e n ty m e t r ó w n a seku n dę.
W ob ec o d k ry c ia T o w n se n d a , że w jo- nizacyi przez zd erzenie z a to m u w y p a d a ją dw a e le k tro n y , przypu sz c z en ie p o wyższe, d otyczące sposobu przew odzenia przez słup pary, pro w ad ziło by do p r z y ję c ia objętości jo n iz a cy i wciąż w z r a s t a jąc e j k u anodzie, co tłu m a c z y ło b y z a r ó wno p o sta ć łu k u , j a k i p ro p o rc y o n a ln o ść pow ierzchni k r a t e r u do długości łuku.
Atoli pogląd ten, o ile b y ś m y go p rzyję li bez m odyfikacyi, nie d a je się pogodzić z fa k te m , że w słupie p a r y g ę sto ść elek- try z a c y i j e s t zerem , poniew aż jo n y d o datnie, utw orzone w pobliżu anody, p o r u szając się ku e le k tro d z ie odjem n ej, nie n a p o tk a ły b y rów nie g ę s te g o s tr u m ie n ia odjem nego.
7. S t r e s z c z e n i e . Koncepcya e le k tronów, w y rz u c a n y c h z po w ierzchni r o z żarzonego węgla, za sto so w a n a do zjaw is
k a łu k u Volty, pro w adzi do n a s tę p u ją c e go poglądu ogólnego n a rozmieszczenie p o te n c y a łu pom iędzy węglami:
1. Siła elektrobodźcza, działająca n a przód na pow ierzchni katody.
2. Siła elektrobodźcza, działająca wstecz na pow ierzchni anody, zależna od te m p e r a t u r y k r a t e r u .
3. S p a d e k p o ten c y a łu anodowy, ró w ny sile elektrobodźczej wstecznej przy ano
dzie.
4. S p a d e k p o te n c y a łu k atodo w y takiej wielkości, że będąc do d a n y do 1, daje w a rto ś ć k ry ty c z n ą .
T aki obraz zja w isk a zgadza się z fak tami, o d k ry te m i przez Duddella.
Poniew aż w a rto śc i p ow yższych w ie lk o ści nie zależą od długości p rą d u i łuku, przeto s u m a 2, 3 i 4 mniej 1 przedstaw ia to, co otrzym ało miano siły ele k tro b o d ź czej łu k u , k tó ra w u w a ż a n y m przypad ku wynosi 38,3 wolta.
Zgodnie z powyższem, p rędkości e le k tronów p rz e d s ta w ia ją się, j a k n a slę p u je:
W chwili w y p a d a n ia z anod y— 2,5X 10*
cm n a seku nd ę.
W chwili w y p a d a n ia z k a t o d y —1,5X10*
cm, na sekundę.
Podczas zderzania się w końcu katod o
w ego s p a d k u p o te n c y a łu 2 ,6 X 1 0 S cm/sek.
Podczas zderzan ia się z pow ierzchnią a n od ow ą —praw dopodobnie 3,6X10* cm/sek.
T łum . S. B.
G. H E L L M Ą N N.
P O C Z Ą T K I M E T E O R O L O G I I .
(Odczyt, w yg ło szo n y 28-go września 1908 roku w Hamburgu na X I-ym Zjeźdź i e T ow arzystw a
M eteorologicznego N iem ieckiego),
(Dokończenie).
N ajsta rsz e , j a k się zdaje, spostrzeżenia m eteorologiczne ilościowe pochodzą z p ie r
wszego w ieku po Chr. z P a lesty n y , i m ia
M 17 W SZEC H ŚW IA T 261
nowicie d o ty czą opadów, któ ry c h ro z m ia r y właśnie w klim acie śródziem nom or
skim wcześnie zostały uzn an e za nie zmiernie ważne w spraw ie w ydajności zbiorów. Je śli porów n am y śre d n ią ilość opadów, n iez b ę d n ą do dobrego zbioru, podąną w Misznah, księdze u tw o rów ży- dowskjch z owego czasu, z pom iaram i współczesnemi w Jerozolimie, to s tw ie r dzim y wielką zgodność; s tą d można wy
ciągnąć wpjosek, że klim at P a le s ty n y pod ty m w zględem od tego czasu nie uległ żadnej zmianie widocznej. Wiadomo, że przed la t y mniej więcej 70 A rago doszedł do tego sam eg o w niosku, opierając się n a d a n y c h fenologicznych, t. j. botanicz- no-geograficznych.
Ale i p o d sta w ę je d n e g o z najw ażniej
szych przyrządów m eteorologicznych, m ia nowicie te rm o m e tru , zaw dzięczam y k l a syczn em u okresow i sta ro ż y tn e m u.
Zdanie ta k ie w yw oła zapew ne zdziwie
nie, gdyż w ła śn ie w fachow ych kołach p rzyro dn iczy ch rozpow szechnione j e s t j e szcze s ta r e m niem anie, j a k o b y czasy s t a rożytne nie do ko nały niczego n a polu k o n s tru k c y i p rzy rz ą d ó w i że nie znały p raw ie e k s p e r y m e n tu . W spółczesne b a dania filologiczne często z w ra ca ją się do rzgczy realnych zam iast do lite r a tu r y pięknej: im więcej ty m sposobem pozna
j e m y przy rod niczą i tec h n icz n ą l i t e r a t u rę Greków i Rzym ian, te m bardziej się prze ko n y w am y , że s ta r o ż y tn i i pod tym w zględem się odznaczyli, i to poczęści nie byle czem.
W fizyczno-technicznych dziełach Filo- n a z B izancyum , k tó ry żył praw dopodo
bnie w Ill-im wieku przed Chr., oraz He- ron a z A łe k san d ry i, k tó ry żył po nim, przy pu szczalnie w I-ym w iek u po Chr., s p o ty k a m y się z dw om a a p aratam i, które z a s łu g u ją na nazw ę pierwowzorów ter- moskopów. Opis Pilona w rozpraw ie j e go p. t. „De ing en iis s p ir itu a lib u s “ (o m a szynach p ow ietrznych), której o ryginał g rec k i zaginął, a której zachow ał się j e dynie przek ład a ra b s k i i łaciński, brzmi j a k n a stę p u je:
„P rzy g o tu j kulę ołowianą średniej wiel
kości, p u s tą w e w n ą trz i przestro ną.
Niech nie będzie z b y t cienka, a b y zaraz
nie pękła, ani za ciężka, m usi by ć n a to m ia st zupełnie sucha, a b y doświadczenie n asze lepiej się udało. Poczem zrób w niej u góry otwór, wsadź z g ię ty lew ar tak, aby sięgał praw ie do dna kuli. D r u gi koniec lew a ra um ieść w naczyniu, na- pełnionem wodą. Koniec ten powinien, podobnie j a k w pierwszem naczyniu, s i ę gać prawie do samego dna, aby ułatwić w y pły w wody... U trzy m u ję tedy, że jeśli um ieścim y kulę w słońcu, to po og rza niu się kuli część powietrza, z a m k n ię te go w rurze, zostanie w y p arta. Będzie to widoczne, gdyż p o w ietrze z r u ry p r z e j
dzie do wody w postaci licznych pęche
rzyków i w praw i wodę w ruch. P rz e ciwnie, jeśli kulę um ieścim y w cieniu al
bo gdziekolwiek, dokąd nie p rzen ika ża
den promień słoneczny, to woda podnie
sie się w rurze i w k oń c u przedostanie się nadół do kuli. Je śli tę o sta tn ią po
tem znów um ieścim y w słońcu, to woda powróci do naczynia... I ile razy dośw iad
czenie to powtórzym y, tyle razy w yw o
łam y to samo zjawisko. O trzy m am y ten sam rezultat, jeśli kulę ogrzejem y na ogniu lub zapomocą gorącej wody...“
Nieco bardziej złożony j e s t przyrząd Herona, — n azyw a go on okapem (Xipac).
Je śli przyrząd te n o grzew any j e s t przez słońce, w ypuszcza krople.
Dzieło H erona o ciałach, w y w ołu jący ch ciśnienie (irveo{Łattxa), było w rękopisie bardzo, j a k się zdaje, rozpowszechnione w starożytności i we wczesnem średn io
wieczu. Otóż rzecz ciekawa, że utw ó r ten w przeciągu zaledwie lat 17 (1575—
1592) ukazał się w przekładzie łacińskim nie mniej j a k dw a razy, we w łosk im — trzy razy i mniej więcej jednocześnie dał bodźca trzem ówczesnym uczonym, Gali euszowi, P o r ta i Drebbelowi do zbu
dow ania term oskopu; w szyscy ci trzej uczeni robili dośw iadczenia w ty m kie
r u n k u pod koniec w ieku XVI-ego.
T ak tedy odsłania się in te re s u ją c y związek między zdobyczam i fizycznemi w dw u okresach, odległych od siebie o 1800 lat.
J a k już wyżej wspom niałem, Grecy byli również pierwszym i, którzy usiło
wali objaśnić w sposób n a u k o w y zjawi-
262 W SZ E C H Ś W IA T <N° 17
sk a a tm o s f e r y c z n e j b u d o w a li te o r y e m e teorologiczńe. W istocie, od czasów n aj- , sta rs z e j szkoły jo ń s k i e h filozofów p r z y
ro d y mało było m ędrców g re c k ic h , któ- rzyby się nie zajm ow ali j a k ą k o l w i e k g a łęzią meteorologii. C o p ra w d a , ta o s ta t nia obejm ow ała w t e d y o bszar znacznie . rozleglejszy, niż dzisiaj, gdyż poza w ła
ściw ą m eteo ro log ią we w spółczesnem t e go słow a znaczeniu, wchodziła do niej w ięk sza część geog rafii fizycznej i a s tr o nomii. Do n a ju lu b ie ń sz y c h p rze d m io tó w w b a d a n ia c h m ete orologicznych należały:
pochodzenie w iatrów , p r z y c z y n a opadów w ra z z p e ryod y c z n e m i w y le w a m i Nilu oraz te o ry a tęczy. Ale m eteorologow ie w daw ali się również w ie lo k ro tn ie w ogól
ne sp ek u lacye kosmologiczne, k tó re c z ę sto nie posiadały d o s ta te c z n y c h p o d s ta w , ok a z y w a ły się fa n ta s ty c z n e m i i były bez
uż yte c z n e, je ś li j e sądzić będ ziem y z p u n k t u w id z e n ia p ra k ty c z n e g o . W tej pogoni za teo re ty z o w a n ie m p o su nięto się ta k daleko, że m eteoro lo g ia za czasów S o k r a te s a z d y s k re d y to w a n a z o stała o s ta tecznie. U k u to w A te n a c h n o w y w y ra z ((Aerstope^śo^C n a m ie js c e jj,eTso)póXoyo<;) dla człowieka, k tó ry paple o g ó rn y c h r z e czach, a k om ed ya A r y s to f a n e s a „ C h m u ry" została, j a k się zdaje, n a p is a n a u m y ślnie w celu w y ś m ia n ia ow y ch „ te o r e ty ków “.
Chłosty, w y m ie rz a n e k u ją c y m h ypote- zy m iały s k u te k zb aw ien n y , g d y ż odtąd t rz y m a n o się bardziej rzeczyw istości;
i j u ż w sto łat później w b a d a n ia c h m e teorologicznych do konano ta k ic h p o s tę pów, że A ry s to te le s był pierw szy m , k t ó r y był w s ta n ie zbudow ać s y s te m a t y c z n y g m a c h n a u k o w y m ete o ro lo g ii i po
kierow ać b a d a n ia m i p rz y s z ły c h pokoleń przez l a t blisko d w a ty sią c e. Z współ- j czesnego p u n k t u widzenia, m ete o ro lo g ia A r y s to te le s a j e s t oczywiście o d d a w n a p r z e s ta r z a ła i b e z w a rto śc io w a; je ś l i p r z e n iesiem y się j e d n a k ż e m y ślą do o w y c h czasów i je ś li z a sta n o w im y się nad tem, j a k i był w te d y s ta n n a u k i wogóle, to będ ziem y musieli uznać, że w ś ró d lic z n y c h pism A ry s to te le s a j e d n e m z n a j lepszych j e s t w łaśn ie j e g o m eteorolo g ia j
i że g o d n a j e s t tego najw iększego s y s t e m a ty k a w s z y s tk ic h czasów.
Zbyt daleko zaprow adziłoby mnie, g d y b y m t u chciał bliżej ro ztrzą sa ć mocne i słab e s tr o n y m eteorologii A ry sto te le s o wej. W y s ta r c z y uw aga, że je g o n a jw y bitn iejsi następcy, T eofrast i Posydoniusz, nie wiele do je g o dzieła w nieśli p o p ra w e k i że wyw ołało ono niezliczoną ilość k o m e n ta r z y i parafraz. W s z y s tk ie p o d
rę c z n ik i m eteorologii, ja k i e u kazały się do k ońca wieku XV II-ego, oraz n a w e t n ie k tó re późniejsze, o pierają się prawie w yłącznie n a w ykład zie A ry stotelesa.
U R zym ian m eteorologia, j a k w s z y s t
kie p ra w ie gałęzi wiedzy bez b e z p o śre d niej w a rto śc i p rak ty c zn e j, ospale dążyła naprzód. Pliniusz, Seneka, L u k re cy u sz , mało d o d a ją nowego do g m a c h u m eteoro
logicznego Greków, a zaginione p rze w a żnie pism a N igidyu sz a F ig u łu s a i S w eto- n iu sz a T r a n ą u illu s a pewno nie z aw ierały więcej now ych wiadomości. Przez W i r giliusza zapoznajem y się z kilk u nowemi r e g u ła m i pogodowemi, które p o w s ta ły do
piero w Italii, a pisarz agronom iczny, Columella, posiadacz wielkich dóbr w oko
licach dzisiejszego K ady ksu w Hiszpanii południow ej, zostaw ił w spuśćiźnie do
s y ć z a jm u ją c y „C alendarium rusticum,“, rodzaj k a le n d a rz a rolniczego z w sk azó w k a m i m eteorologicznem i i fenologicznemi.
N a to m ia s t rozległe posiadłości ko lo nialne Rzym ian p rzy czy niły się wielce do tego, że m ętne w yobrażenia d oty ch c z a sowe o różnicach k lim a ty c z n y c h k rajó w n a b ra ły ksz ta łtów w yraźniejszych. J a k
| sw ojego czasu w ielka w y p ra w a w ojenna
! A le k s a n d r a W ielkiego do Azyi Ś ro d k o wej i Indyj p rzy n io sła Grekom pierw szą w ieść o w ia tr a c h m onsunow ych, podob
n ie później Rzym ianie byli pierw szym i, k tó rz y u św iadom ili sobie różnicę między k lim a te m ląd ow ym a m orskim. Minu- cyu sz Felix, pisarz c hrześciań ski z A fry ki, żyjący w Il-im wieku, t a k się w y ra ż a o klim acie W ielkiej Brytanii: „Britannia sole deficitur, sed circum fluentis m aris tepore r e c r e a t u r “ (W B rytan ii słońce mało świeci, zato k lim a t ta m j e s t łag o d n y z p o wodu otaczającej ciepłej wody morskiej).
W ie lk ie cofnięcie się k u ltu r y , j a k i e na-
„Ys 17 W SZBCHS W IAT 263 stąpiło w E uropie po u p a d k u p a ń s tw a
Rzym skiego, u nieruchom iło również n a długo i nau k ę , k tó ra pędziła sk ro m n y żyw ot je d y n i e n a łonie kościoła chrze- ściańskiego. Niemniej j e d n a k i w ty m okresie czasu nie zupełnie p rzestano się zajm ować zagadn ien iam i meteorologicz- nemi; mianowicie ojcowie kościoła, k t ó rzy pisali liczne k o m en ta rz e do t. z w.
heksaem ero n u, czyli siedm iodniow ego dzieła mojżeszowej historyi stw orzenia, ro z p a tru ją c dzień pierwszy, dodawali czę
sto długie rozdziały o istocie atm osfery oraz o zachodzących w niej zm ien n y ch zjaw iskach.
Z początkiem wieków śred n ich wielcy encyklopedyści, j a k Izydor Hispalensis w Hiszpanii, Beda Czcigodny (Venerabi- łis) w A nglii i R a b a n u s M aurus w N iem czech, oraz wielu in n y ch za jm u ją się bli
żej meteorologią, ale i zaintereso w an ie się ogółu k w e s ty a m i m eteorologicznemi musiało ju ż w te d y znów wzrosnąć; w sa mej rzeczy ju ż w X -y m wieku ukazuje się w A nglii k siążk a dla ludu, n a p isa n a w j ę z y k u anglo-saskim; ro z p a tru je ona w yłącznie z a gad n ie nia astronom iczne i meteorologiczne. O ile sądzić można z eg zem p larzy do dziś dnia ocalałych, u tw ó r ten w swoim czasie by ł bardzo rozpo
wszechniony, a wyszedł praw dopodobnie z kół m nichów irla n d z k ic h i szkockich, k tórz y należeli w te d y do najbardziej w y kształco n y ch ludzi w Europie. Z p r z e d miotów m eteorologicznych k sią ż k a t a roz
b iera w sposób ludo w o-naiw ny w ia try , deszcz, grad, śn ie g i grzm oty.
Ożywienie w s tu d y a c h n a u k o w y c h wo- góle n a stą p iło dopiero w koń cu XII-ego wieku, kiedy ś w ia t zachodni zapoznał się z pism am i A ry sto te le sa , między innem i z jeg o meteorologią; przyte m nie w p ro st z oryginałów greckich, któ ry c h w te d y nie um ia n o b y jeszcze czytać w Europie zachodniej, lecz w p rzekład ach łacińskich, d okonanych w Hiszpanii z kolei z p rze
kładów ara b sk ich . S y s te m m eteorologi
czny wielkiego S ta g ir y ty , tak w ykończo
n y pod w z g lę d em form alnym , ponownie w y w a rł potężny w pływ na prace uczo
n y c h i ich działalność pedagogiczną w ' świeżo założonych u n iw e rsy te ta c h ; pod j
ty tu łe m „ m e te o ra “ miano n a ty c h o s ta t
nich s y s te m aty c zn e w yk łady a n a w e t ćwiczenia z dziedziny meteorologii, m e
teorologii przeważnie zresztą A r y s to te le sowej. Conaj wyżej uw zględniano nadto
„Historia N a tu ra lis" P liniusza albo roz
trząsano w oddzielnych lekcyach układ astro - m eteorologiczny staro ż y tn y , udo
skonalony pod wpływem arabskim . W owym czasie A lbe rt W ielki w Ko
lonii napisał wielkie dzieła meteorologi
czne (De Meteoris L ib ri IV i De Passio- n ib u s aeris), w k tó ry c h porów nyw a i d y s k u tu j e poglądy A ry sto te le sa oraz innych autorów, przyczem podaje swoje własne uw agi i spostrzeżenia, św iadczące często 0 wielkiej zdolności o bserw acyjnej. Po
dobnie W in c e n ty de Beauvais we Fran- cyi, Tomasz de C an tim prć w Belgii, Ri- storo d’Arezzo we W łoszech, Bartłomiej de Glanville w Anglii, zapoznają szer
sze koła z ideam i A rystotelesow em i za
pomocą wielkich dzieł przyrodniczych, z a ty tu ło w an y c h zwykle „De n a tu r a r e rum “.
To ponowne zapoznanie się z A ry s to telesem obudziło copraw da n a j a k i ś czas z le ta rg u badania w Europie. Je dn akże n a stę p n ie okazało się, że uporczywe t r z y m anie się n a u k m istrza, zaprzeczanie w szystkiego tego, czego nie można było znaleść w je g o pismach, było ta k szko
dliwe dla praw dziw ego postępu w pozna
w a n iu zjaw isk, że w krótce wszystko na- nowo obumarło. Atoli nowe idee, które doświadczenie i obserw acyę s ta w ia ły po
nad a u to r y t e t A ry s to te le s a i dlatego to
czyć m usiały o strą w alkę z scholastycy- zmem, torow ały sobie powoli drogę; rzecz p rzy te m bardzo ciekawa, że pierw sze po
czątki nowoczesnej um iejętności e kspe
r y m e n taln e j p rzy p a d a ją a k u r a t n a ten sam czas, kiedy sc holastycyzm był u szczytu potęgi, m ianowicie n a wiek X III-ty .
Nie ustalono jeszcze z całą pewnością,
gdzie była ko lebk a nowej um iejętności
e k sp ery m e n ta ln e j; bardzo j e s t prawdopo-
dobnem, że — je d n o c z e śn ie —we F ra n c y i
1 Anglii dwaj przyjaciele, P io tr de Ma-
ric o u rt (P e tru s Pereg ricu s) i Roger Ba-
kon, mogą być uważani jak o pierwsi
•264 W SZ E C H ŚW IA T M 17
p rze d staw ic iele n ow eg o k ie r u n k u . Pier-
jwszy, szlachcic f ra n c u s k i i oficer inży- n ie ry i z P ik a rd y i, n a p isa ł s ły n n ą r o z p ra wę o m ag n e sie oraz wykonał, p odobnie ' ja k je g o przyjaciel a n g lik , w iele dośw iad- : czeń z dziedziny optyki; i chociaż obaj nie p rac ow ali n a polu ścisłej m eteorolo gii (z w y j ą tk i e m tęczy), to j e d n a k ż e w p ły w ich na naszę n a u k ę m usiał być wielki. E n e r g ic z n a w a lk a R o g e ra Ba- k o n a z a rg u m e n to w a n ie m bez e k s p e r y m e n t u — „ a rg u m e n tu m non sufficit, sed e x p e r i e n t i a “—dopro w adziła n a tu r a ln i e do tego, że i z ja w is k a a tm o sfe ry cz n e zaczę
to teraz o bserw o w ać częściej i d o k ła d niej, za m iast d a w n e g o w y łą c zn e g o i n t e r p re to w a n ia pism s ta r o ż y tn y c h . I w ła ś c i
wie g r u n t do teg o był j u ż p o n iek ą d p rz y g otow any.
W s p o m n ia łe m w ła śn ie wyżej,7 że ju ż w czasach s ta r o ż y tn y c h z a p is y w a n o s ta n pogody; z a p isyw an ie to, pom im o c zęsty ch i d łu g ic h p rzerw , p ra w d op o d o bn ie nie u s ta w a ło n ig d y zupełnie. A lbow iem z w y czaj k ro n ik a r z y rz y m s k ic h z a p is y w a n ia w ro czn ikach n a jw a ż n ie js z y c h z ja w isk a tm o sfe ry cz n y c h , m ianow icie t a k ic h , k t ó re w y m a g a ły ofiar b ła g a ln y c h , p r z y ję ty został przez k r o n ik a r z y śred n io w ieczny ch . K roniki t y c h o s ta tn ic h z każdem s tu l e ciem o b f itu ją coraz b ardziej w z a p is k i 0 pogodzie, aż w re szc ie w ko ń ć u XIII-ego
stu le c ia ilość u w a g m ete o ro lo g ic z n y c h w z r a s ta do ta k ie g o stopnia, że m o żn a ju ż n a mocy ty ch d a n y c h o d tw o rz y ć c h a r a k t e r ogólny p og o d y w ow ym okresie.
1 oto n a s ta j e o k re s sp o s trz eż e ń bardziej s y s te m a ty c z n y c h . A n g lik o w i W illia m o w i M erlem u p rzy p a d a z a sz c z y t p ro w a d z e n ia pierw szego n a Zachodzie r e g u la rn e g o dzien n ik a pogody. D zien n ik t e n o b e j
m u je l a t a od 1337-ego do 1344-ego i Bod- leian L i b r a r y w Oxfordzie p rz e c h o w u je go jesz c ze do d n ia dzisiejszego. Zgodnie z m o ją propozycyą, dziennik M erlego w y d a n y został w 1891 r. w d r u k u f a k s y m i
low ym przez zm arłego m ego p rz y ja c ie la G. J. Sy m onsa, j a k o j e d n a z n a js t a r s z y c h p a m i ą t e k n aszej um iejętno ści.
W y d a w a ło się w te d y , że ów d zienn ik Merlego j e s t j e d y n y m w ty m rodzaju.
T y m c za se m udało mi się od teg o czasu
od naleść inne podobne ob se rw ac ye oraz dowieść, że praw ie niep rz erw an ie od XIV-ego wieku do połowy XVII-ego, tj.
aż do w y n a le zie n ia n a jw a żn ie jsz y c h przy
rządów m eteorologicznych, w wielu m ie j
sc ac h E u ro p y czyniono ju ż sp ostrzeżenia s y s te m a ty c z n e n a d pogodą. T a k więc i w tej dziedzinie w ciąg u tysiącoleci z a chodził stopniow y, często p rze ry w a n y , ale wciąż o d rad z a ją c y się rozwój: z zapi- s y w a ń z ja w is k p ow ie trz n ych szczególnie w ażnych, początkowo zupełnie odosobnio
ny c h , p o w s ta ły sp ostrzeżen ia s y s te m a t y czne n a d pogodą.
Nowy, po tężny bodziec do obserw acyi i b a d a ń n a d z agad n ien iam i atm osferycz- nem i zjaw ił się w końcu XV-ego w iek u ze s tr o n y zupełnie innej. W ielkie o d k r y cia n a lądzie i m orzu ro zszerzy ły nagle w id n o k r ą g m eteorologiczny w sposób n i e oczekiw any. Żeglarze opowiadali o z ja w is k a c h atm osferyczn ych, k tó ry c h do
t y c h c z a s n ig d y nie oglądano, i p o z n a wali s to s u n k i klim atyczne, zupełnie od
m ie n n e od zachodnio-europejskich. L i te r a t u r a ow ych czasów św iadczy o głębo- kiem w rażeniu, j a k i ś te z ja w is k a w y w ie r a ł y n a ludzi. L u d w ik de Camoes, sła
w n y p o e ta p o rtu g a lsk i, o p isu je w eposie
„Os L u s ia d a s “ poraź pierw sz y dokładnie t r ą b y morskie, k tóre o b serw ow ał koło Gwinei, oraz po łu d niow o-indyjską b u rzę w iro w ą przy M adagaskarze. W d z ie n n i
k u żeglarskim, p ro w a d z o n y m przez K rz y sztofa Kolum ba w ciągu pierwszej je g o podróży do Indyj Zachodnich, wyraźnie j e s t zaznaczone, j a k on i je g o ludzie u d e rzeni byli w ielk ą różnicą w klim acie i po
godzie n a oceanie A tla n ty c k im po obu stro n a c h Azorów.
Nowe te o b serw acye n a jb a rdzie j się przyczyn iły do rozw oju n a u k i o w ia tra ch . W bogatej litera tu rz e żeglarskiej w iek u XVI-ego, k w itn ą c e j szczególnie w Hisz
p a n ii i Portug alii, postęp te n d a je się prześledzić n ajlepiej; w 1662-im roku, po
raź pierw sz y od czasów s ta ro ż y tn y c h , F ra n c is z e k B akon pisze osobną książkę o w ia tra c h , gdzie usiłuje zgłębić ogólny obieg atm osfery.
T y m c za se m u m iejętność e k s p e r y m e n
talna, k tórej naro d zin y w w ie k u X III-ym
W SZEC H ŚW IA T 265
wyżej naszkicowałem , rozw inęła się t a k dalece, że w pierwszej połowie wieku XVII-ego wynaleziono j u ż najw ażniejsze p rz y rz ą d y meteorologiczne. Zaszczyt w y dania na ś w ia t meteorologii in stru m en - | ta-lnej p rzy p a d a w udziale Włochom; ko le b k ą nowej n a u k i była Florencya.
K o rzystam t u z okazyi, aby wyrazić cześć cieniom E w an g e lis ty Torricellego, w y nalazcy ba rom e tru, któ re g o trzechset- n ą rocznicę urodzin W łochy obchodziły w ro k u u b ieg ły m (25-ego października).
W y n a le z ie n ie p rzyrząd ó w m eteo ro lo gi
cznych było p ierw szym k ro k ie m do s to pniow ego p rzeobrażenia się meteorologii z gałęzi w iedzy w naukę. Okres począt
kow y m eteorologii dobiegł jednocześnie końca.
Tłum. L. H.
Prof. H. BO UASSE.
O METODZIE W FIZYCE OGÓLNEJ.
(Dokończenie).
Dowodzenie zasad. Zasad się nie dowo
dzi. Konieczność w y g ła s z a n ia podobnych oczyw istych rzeczy j e s t n iew ypow iedzia
nie sm u tn ą , lecz, n ie s te ty , konieczną.
O tw órzm y p e w n e w y k ła d y te rm o d y n a miki; u jrzym y szumne ty tu ły :
^Dowodzenie zasady równoważności e n e rg ii", „Dowodzenie z a sa d y C a rn o ta '1!
C h w ilow y n a m y sł w ystarczy , aby p rze k onać o bezsensow ności takiego przed
sięwzięcia.
W sza k ż e p o stu la te m , zasadą, hy potezą (te trz y pojęcia są zupełnie identyczne) z w iem y to, co służy za podstawę, na k tó rej z b u d u je m y nasze rozum owanie, naszę f o r m ę . D ow ieść teoretycznie postu latu, to znaczy w y prow adzić go z tw ierd zen ia jeszcze oczywistszego; nie można więc do
wieść postulatu; m ożna go zmienić j e dynie.
A b s u r d e m też j e s t chęć dowiedzenia p o s tu la tu dośw iadczalnie (w sposób zu
pełnie ogólny). Można dowieść, że pew na ilość f a k t ó w —że w sz y stkie znane fakty, d a jm y n a to — mogą być umieszczone w danej formie, t. j. że w yprowadzić je można z p o stu la tu , k tó ry tkw i w zasa
dzie tej formy. Nie m ożna j e d n a k do
wieść, że fak ty nieznane wejdą do naszej formy, a tego rodzaju dowodzenie j e d y nie j e s t ogólnem dośw iadczalnem dowie
dzeniem p ostula tu .
W a rto ś ć ted y każdej z a s a d y j e s t n ie
pewna; każda zasada j e s t na łasce od
k r y ć . Chodzi teraz o określenie, w ja k ic h g ranicach z a sa d a zależy od odkryć: o tom właśnie tra k to w a ć zamierzamy.
Przewroty w dziedzinie fizyki. W spółcze
śnie z powolnym rozwojem optyki g eom e
trycznej w w ieku XV!I-ym i X V IIl-ym poznano s z ere g zjaw isk, w ychodzących I poza jej granice oraz sprzecznych formal-
! nie z zasadniczą h y p o tez ą optyki geome- i try c z n e jr z hypotezą m a t e r y a l n e g o
| i s t n i e n i a p r o m i e n i a i z h ypotezą
i
p rostolinijnego rozchodzenia się św iatła.
Odkryto zjaw isko u g in a n ia się św iatła (dyfrakcyi) (1665), zbadano zabarw ienie cienkich błon (1665) oraz zjaw isko po
dwójnego załam ania się św ia tła (1669).
W roku 1678 H u y g h e n s wygłosił te- oryę d r g a ń św ietlnych. Na te m m iejscu opisyw ać nie możemy, w j a k św ie tn y sposób b a d a n ia Younga, Fresnela, A ra g a zapew niły nowej teoryi z upełne z w y c ię stwo, pomimo w ysiłk ów zwolenników
; emisyjnej teo ry i Newtona, którzy bronili
i
