Эмилий христианович ленц цитаты

Биография Великого физика

Большое внимание ученый уделял преподавательской деятельности, причем не только в высших учебных заведениях, но и в средней школе, его книга Руководство к физике, составленное для русских гимназий (1839), переиздавалась 11 раз.

Эмилий Христианович Ленц родился 12 (24) февраля 1804 в Дерпте (ныне Тарту, Эстония) в семье чиновника, по окончании гимназии в 1820 поступил в Дерптский университет, избрав богословский факультет.

Окончив в 1828 году университетский курс со званием действительного студента, в 1829 году Ленц получил степень кандидата, после этого он стал учителем в ревельской Domschule, а впоследствии инспектором пансиона при ней.

Весной 1830 года Ленц получил командировку за границу для изучения философии, вовершив в рамках командировки путешествие по Германии и Швейцарии, Ленц в 1832 году стал изучать восточные языки, в первую очередь санскрит, у востоковеда Франца Боппа в Берлине.

Как результат в 1833 году он был послан за казённый счет в Англию для совершенствования в санскрите; посетил Лондон, Оксфорд, затем и Париж.

В июне 1835 года Ленц возвратился в Петербург и вскоре стал адъюнктом Академии, получив затем назначение кафедру санскритского языка в университете и став первым профессором-санскритологом в России.

Ленц стоял у истоков первой в России школы физиков-электротехников, последователями которой стали А.С.Попов, Ф.Ф.Петрушевский, В.Ф.Миткевич, М.А.Шателен и др.

Основные его работы посвящены вопросам теории и практического применения электричества, исследования в этой области Ленц начал в 1831 в лаборатории первого русского электротехника – академика В.В.Петрова.

Здесь Ленц сконструировал чувствительный гальванометр, проверил справедливость закона Ома, вскоре после открытия Фарадеем явления электромагнитной индукции Ленц сформулировал закон, устанавливающий направление индуцированного тока (1833), известный как «Правило Ленца».

Особое место в научной деятельности Ленца занимало сотрудничество с академиком Б.С.Якоби, результатом которого стала их совместная работа «О законах электромагнитов» (1838–1844), где изложены методы расчета электромагнитов в электрических машинах, вместе ученые установили существование в этих машинах так называемой «реакции якоря».

В 1842 Ленц в своей работе «О законах выделения тепла гальваническим током», подтвердил (независимо от Дж.Джоуля) справедливость закона теплового действия тока (закон Джоуля – Ленца).

Изменение магнитного поля, пронизывающего рамку с током, вызывает появление в ней электродвижущей силы (ЭДС), в рамке возникает ток, направление этого тока определяется специальным правилом Ленца для закона электромагнитной индукции.

Действие индукционного тока

В результате электромагнитной индукции изменение магнитного поля через проводящий контур приводит к появлению в нем ЭДС и электрического тока, который называется индукционным.

Индукционный ток, как и любой другой ток, должен привести к появлению нового магнитного поля, эти два поля (внешнее и появившееся) должны взаимодействовать точно так же, как взаимодействуют обычные постоянные магниты.

ЭДС индукции определяется как скорость изменения магнитного потока.

На концах легко вращающегося коромысла закрепляются два проводящих кольца – одно сплошное, а другое с разрезом.

Теперь, если взять постоянный магнит и внести его в кольцо с разрезом – ничего не произойдет, однако, если попытаться внести постоянный магнит в сплошное кольцо – коромысло начнет вращаться, уводя кольцо от магнита.

Данное явление можно объяснить только возникновением тока в сплошном кольце, этот ток, в свою очередь, порождает новое магнитное поле, которое и начинает взаимодействовать с полем постоянного магнита.

В кольце с разрезом ток не возникает, и взаимодействующего поля нет.

Алгоритм определения направления индукционного тока (по правилу Ленца):

  • Определяем направление внешнего магнитного поля В0;
  • Определяем направление изменения магнитного потока: если поток увеличивается, то ΔФ > 0, если уменьшается, то ΔФ < 0;
  • Определяем направление индукционного магнитного поля: если ΔФ > 0, то направление индукции В противоположно направлению внешнего поля В0, если ΔФ < 0, то поля со направлены;
  • По правилу правой руки определяем направление индукционного тока.

Согласно данному закону, количество теплоты, выделяемое в проводнике при прохождении по нему электрического тока, пропорционально квадрату силы тока и сопротивлению проводника.

Определить количество теплоты, выделяемой проводником при прохождении через него электричества, можно по следующей формуле:

Q=I2⋅R⋅t

Где:

Q — количество теплоты в джоулях;
I — сила тока в амперах;
R — сопротивление проводника в омах;

t — время в секундах.

Электрический ток при протекании через проводник или любой электрический прибор совершает работу, эта работа может быть полезной.

Например, нагревание утюга, свечение электрической лампы и так далее.

Данный закон позволяет рассчитать, какими, например, должны быть провода, а какими спирали нагревательных приборов, чтобы потери были минимальны, а энергия выделялась там, где нам нужно.

Нельзя сказать, что каждый человек применяет в жизни этот закон, но его знание позволяет понять, почему, например, соединение проводов электрической цепи в доме должно быть очень надежным.

Если контакт плохой, то в этом месте сопротивление будет большим, и место контакта станет нагреваться, что может спровоцировать пожар.

Конструкторы используют этот закон для расчета спиралей электронагревательных приборов или элементов предохранителей, которые отключают электричество в случае опасности.

 24 февраля 1804 года родился Эмилий Ленц, физик, один из основоположников электротехники.

Личное дело

Эмилий Христианович Ленц (Генрих Фридрих Эмиль Ленц, 1804 – 1865) родился в Дерпте в семье обер-секретаря городского магистрата. Рано потерял отца. После окончания гимназии поступил в Дерптский университет, на физико-математический факультет. В 1823 году, окончивший два курса Эмилий Ленц был включен в состав кругосветной экспедиции на шлюпе «Предприятие» под руководством капитан-лейтенанта Отто Коцебу. Экспедиция продлилась до 1826 года, она посетила Камчатку и Русскую Америку, открыла ряд островов в Тихом океане. Эмилий Ленц, физик экспедиции, проводил наблюдения над морскими течениями, специально для этой цели сконструировав батометр – прибор, который позволял брать пробы воды и измерять ее температуру на разных глубинах. В результате ему удалось установить закономерности расположения теплых и холодных течений в Индийском и Тихом океанах. Итоги его исследований были опубликованы в «Мемуарах Санкт-Петербургской академии наук».

По возвращении из кругосветного плавания Эмилий Ленц некоторое время провел в Дерпте. Затем он защитил в Гейдельберге докторскую диссертацию и вскоре после этого был избран адъюнктом Петербургской академии наук по кафедре физики.

В 1829 году он участвовал в экспедиции на Кавказ, где проводил магнитные, термометрические и барометрические измерения. Группа ученых, куда входил и Эмилий Ленц, приняла участие в первом успешном восхождении на Эльбрус под руководством начальника Кавказской укрепленной линии генерала Георгия Эммануэля. Восточную вершину горы (5621 м) покорил один из проводников экспедиции, кабардинец Килар Хаширов. Остальные участники, включая Ленца, поднялись до высоты 5300 метров.

Помимо научной деятельности Ленц также преподавал физику в школе Петришуле, в Главном педагогическом институте, в Морском корпусе и в Михайловском артиллерийском училище. В 1830 году он становится экстраординарным академиком и директором физического кабинета при Петербургской академии наук, а четыре года спустя – ординарным академиком. В 1834 году Эмилий Ленц состоял членом комитета под председательством адмирала Грейга для построения обсерватории и был инспектором воспитательных заведений и частных пансионатов столицы.

В 1836 году Эмилий Ленц приступил к преподаванию в Петербургском университете, возглавив там кафедру физики в Петербургском университете, а в 1863 стал ректором этого университета. С 1840 года он стал деканом второго (физико-математического) отделения философского факультета, а в 1843 году был избран ректором Петербургского университета. В 1853 – 1856 годах он провел реорганизацию, в результате которой из философского факультета были выделены историко-филологический, физико-математический и факультет восточных языков. За долгие годы преподавания он подготовил немало выдающихся ученых. Среди его учеников были Д.И. Менделеев, К.А. Тимирязев, П.П. Семенов-Тян-Шанский, Ф.Ф. Петрушевский, А.С. Савельев, М.И. Малызин, Д.А. Лачинов, М.П. Авенариус, Ф.Н. Шведов, Н.П. Слугинов.

В 1864 году тяжелое заболевание глаз вынудило его прервать работу в университете и отправиться на лечение в Италию. Сначала усилия врачей, отдых и перемена климата подействовали на него положительно. К нему вернулось зрение, он смог читать и собирался вернуться к работе. Но 29 января 1865 года Эмилий Ленц неожиданно умер в Риме.

Демонстрационный опыт «Правило Ленца»

youtube.com

Чем знаменит

Выдающийся физик, наиболее значимые открытия которого сделаны в области изучения электричества и магнетизма. В 1833 году первым сформулировал правило, определяющее направление индукционного тока, возникающего в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, пронизывающего этот контур. Согласно данному правилу, известному теперь как «правило Ленца», индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток. В работе «О законах электромагнитов» (ч. 1–2, 1838–1844), созданной совместно с Борисом Якоби, Ленц предложил методы расчета электромагнитов, а также открыл воздействие магнитного поля, создаваемого током якоря электрической машины, на магнитное поле главных полюсов машины («реакция якоря»). Независимо от Джеймса Джоуля открыл и экспериментально обосновал закон теплового действия электрического тока, согласно которому количество теплоты, выделяемое в проводнике при прохождении по нему электрического тока, пропорционально квадрату силы тока и сопротивлению проводника («закон Джоуля – Ленца»).

О чем надо знать

Менее известны, но не менее значительны работы Эмилия Ленца в области физической географии. Он сделал целый ряд открытий в области океанологии, климатологии, взаимодействия рельефа и атмосферы. В 1851 году был опубликован его труд «Физическая география», охватывающий все области этой науки. Среди его открытий есть, например, объяснение причин небольшого повышения температуры воды с глубиной в зоне к югу от 51 градуса южной широты и предсказание, что подобное явление будет наблюдаться и в Северном Ледовитом океане. Оно подтвердилось в ходе экспедиции Фритьофа Нансена 1893 – 1896 годов. Важные открытия Ленц сделал также наблюдая за распределением солености и плотности воды в мировом океане, следствием чего был вывод о наличии циркуляции поверхностных вод из тропической зоны в области высоких широт и движение глубинных вод из этих областей в тропическую зону, что также было впоследствии подтверждено наблюдениями.

Прямая речь

Все мы постоянно видели в нем образец прямодушия, беспристрастия и правдивости. Всем знавшим Э. X. Ленца известна его независимость мнений, поступков и отношений, против которых так трудно бывает устоять… Одареный умом светлым и проницательным, он нередко разрешал сомнения, встречавшиеся при обсуждении каких-либо щекотливых или затруднительных вопросов… Академия весьма часто назначала Э. X. Ленца в члены комиссии по таким предметам, которые требовали особенной опытности и сообразительности… Молодым людям он всегда с готовностью оказывал возможное содействие и помощь.
Из речи академика В. Л. Буняковского, посвященной памяти Ленца

Открытие индукции было воспринято всеми физиками с большим интересом. Многие из них принялись повторять и дополнять наблюдения Фарадея. Но только Ленцу, в результате ряда тонких рассуждений, удалось найти общее правило, определяющее направление тока индукции. Больше того, он показал, что явления индукции объясняются одним законом, являющимся как бы электрическим аналогом закона равенства действия и противодействия. Для провода, движущегося в магнитном поле, Ленц установил следующее общее положение, обычно называемое правилом Ленца: «Если металлический проводник перемещается вблизи тока или магнита, то в нем возникает электрический ток. Направление этого (возбужденного) тока таково, что покоящийся провод пришел бы от него в движение, прямо противоположное действительному перемещению. При этом предполагается, что провод может двигаться только или в направлении действительного движения, или в прямо противоположном». Впоследствии другие физики давали не раз более короткие формулировки этого общего правила, но и по сей день оно является одним из основных положений учения об электромагнетизме. Эта работа Ленца явилась основой его научной славы.
Гогоберидзе Д. Б. «Эмилий Ленц»

Эмилий Ленц, доктор философии, ординарный профессор физики и физической географии. Декан факультета (читает): а) студентам разряда математических наук 1. теорию электричества в III и IV курсе по собственным запискам. 2. студентам обоих разрядов физическую географию во II курсе. 3. Дополнительный курс общей физики по составленному им самим руководству к физике для русских гимназий с дополнениями в 1-м курсе».
«Объявление о публичном преподавании наук в императорском С.-Петербургском университете на 1844 – 1845 учебный год»

В царствование Всероссийского императора Николая I стоял здесь лагерем с 20 по 23 июля 1829 г. командующий войсками на Кавказской линии генерал от кавалерии Георгий Емануель. При нём находились: сын его Георгий 14 лет, посланные российским правительством академики: Купфер, Ленц, Менетрие и Мейер; чиновник горного корпуса Вансович, архитектор минеральных вод Иосиф Бернадацци и венгерский путешественник Иван де-Бесс. Академики и Бернадацци, оставив лагерь, расположенный в 8 тысячах футов (1143 сажени) выше морской поверхности, всходили 22 числа на Эльборус до 15 700 футов (2223 сажени). Вершины же оного 16 330 футов (2333 сажени) достиг только <…> Киляр. Пусть сей скромный камень передаст потомству имена тех, кои первые проложили путь к достижению, доныне считавшегося неприступным, Эльборуса.
Памятная надпись на месте базового лагеря экспедиции Г. Эммануэля на Эльбрус (1829)

Шесть фактов о Эмилии Ленце

  • Немецкий поэт и писатель периода «Бури и натиска» Якоб Михаэль Рейнхольд Ленц приходился Эмилию Ленцу двоюродным дедом.
  • Младший брат ученого Роберт Ленц стал первым в России профессором санскрита, исследовал произведения Калидасы и «Лалита-вистару», написал работу о родстве славянских языков с санскритом. Умер в 28 лет от тифа.
  • Сын Эмилия Ленца, Роберт, как и отец стал физиком. Проводил астрономические, геомагнитные и гравитационные исследования в Персии, Афганистане и Финляндии, был членом-корреспондентом Академии наук и профессором университета. В течение десяти лет был директором Экспедиции заготовления государственных бум
  • Эмилий Ленц читал лекции по физике детям Николая I: великим князьям Константину, Николаю и Михаилу и великим княжнам Ольге и Александре.
  • Во время своей экспедиции на Кавказ Эмилий Ленц собрал в окрестностях Баку образцы нефти и горючих газов, а также установил футшток для наблюдений за уровнем Каспия.
  • В 1839 году Эмилий Ленц составил «Руководство к физике» для русских гимназий, выдержавшее одиннадцать изданий.

Материалы об Эмилии Ленце
Статья об Эмилии Ленце в русской Википедии
Эмилий Ленц в проекте «Хронос»
Статья об Эмилии Ленце в энциклопедии «Кругосвет»
Краткий очерк деятельности
Биография Эмилия Ленца

Ленц Э. Х.

Физическое направление в географии активно развивал в Петербургском университете Эмилий Христианович Ленц (1804–1865), преподававший физическую географию в этом университете. Свою научную деятельность он начал с изучения физических явлений в океане во время морского кругосветного путешествия на корабле «Предприятие» под руководством О.Е. Коцебу  в 1823–1826 гг. Уже в 1831 г. он систематизировал многочисленные сведения о солености и температуре воды на поверхности и на глубине (до 2 тыс. м), барометрические наблюдения, сравнительные температуры воды в океане и атмосфере. Эти исследования Э.Х. Ленца имели важное теоретическое значение для развития океанологии и физической географии вообще. Они получили высокую оценку современников, а также ученых более позднего времени, например С.О. Макарова и Ю.М. Шокальского. Как уже говорилось, в 1848 г. Э.Х. Ленц опубликовал интересную статью «О теплоте в отношении климатической», а в 1851 г. – первое издание книги «Физическая география», созданной на основе лекций в Академии Генерального штаба и Петербургском университете.

Выход в свет учебника Э.Х. Ленца «Физическая география» явился как бы кульминационным моментом в развитии «физического» направления физической географии. Он вобрал в себя достижения мирового естествознания того времени, и в особенности наук о Земле. В учебнике были подытожены исследования в этой области и дано более четкое понимание предмета и задач физической географии как науки. Автор попытался показать единство этой многогранной науки на основе изучения природных образований Земли – природных сфер. Эти идеи Э.Х. Ленца можно рассматривать как уже осознанный теоретический подход к пониманию строения земной поверхности (географические оболочки) как предмета исследования физической географии.

Об этой работе Э.Х. Ленца уже говорилось выше, но стоит остановиться на более подробной характеристике. В основу структуры монографии положено исследование физических явлений и процессов, относящихся к трем сферам Земли: суше, гидросфере и атмосфере. Этому предшествовало изложение представлений о Земле как планете («О земном шаре вообще»). Кроме того, рассматривались и биосферные элементы физической географии: распределение организмов на земной поверхности.

Э.Х. Ленц так формулирует задачи науки: «Физическая география излагает явления, замечаемые нами на поверхности и в доступных нам глубинах Земли, рассматривая их преимущественно как условия для развития органической жизни; главная же задача ее, как науки, заключается в определении, по каким именно законам совершались и еще ныне совершаются наблюдаемые нами явления» (Ленц, 1858, с. 1). Из этого вытекало, как считал Ленц, что физическая география – естественная наука, опирающаяся на четыре области знания: космографию, всеобщую географию, геогнозию (геологию) и физику.

Отмечая позитивный характер определения предмета и задач физической географии Э.Х. Ленцом, ее связей с другими науками, следует отметить, что основными источниками формирования физической географии на данном этапе являлись всеобщая география и физика. Элементы представлений о Земле как планете и элементарные представления о геологии входили в географию общую.

Описание в работе земного шара вообще, относящееся ныне к общему землеведению, может с успехом конкурировать с современными университетскими курсами по этому предмету. Э.Х. Ленц, будучи физиком, умело в лаконичной форме использовал физический и математический аппарат для доказательства и определения шарообразности Земли, географических координат, размеров Земли, ее массы, плотности и др. При этом он применил сравнительный метод и рассматривал существовавшие на этот счет представления в их эволюции. Доказательства общих свойств и характеристик Земли иллюстрировались яркими схемами. Уместно было изучение в этом разделе учения о магнетизме также в его историческом аспекте.

Далее автор переходил к характеристике основных сфер поверхности земного шара – твердой, жидкой и газообразной. Орографические представления о материках основывались на последних достижениях науки. В этом разделе были приведены средние величины высот материков по А. Гумбольдту: для Европы – 630 футов, для Северной Америки – 702, Азии – 1062, Южной Америки – 1080 футов. В связи с этим автор вводит понятие центров материков (самый высокий в Южной Америке). Представления Ленца о происхождении гор, островов, коралловых островов и т.д., опирались на последние достижения науки (Л. Бух, А. Гумбольдт, О. Коцебу и др.). Подробно изложена теория происхождения коралловых островов, предложенная Ч. Дарвином (Там же, с. 52–55).

В орографическом строении суши Э.Х. Ленц выделял на материках основные части: равнины и горные кряжи, пытаясь выяснить их закономерное распространение. Последние исследования, отмечал Ленц, опровергли ранее высказывавшиеся гипотезы и показали, что горные системы земной поверхности распадаются на многие самостоятельные горные хребты и цепи, которые различаются как своим направлением, так и строением. Общие же закономерности «строения всех горных систем одинаковы» (Там же, с. 57), и они подробно описываются в работе по последним исследованиям ученых (А. Гумбольдт, Л. Бух и др.).

Отмечая недостаточность степени изученности материков, Э.Х. Ленц указывал на задачи, которые ждут исследователя. Он писал, что касается внутренних частей Австралии, «то занята ли она высокими горами, представляет ли высокую равнину или большое озеро, нам совершенно неизвестно» (Там же, с. 63). То же касалось и внутренних частей материков Африки и Азии. Заметим, что русские исследования в Средней и Центральной Азии только что начинались. Схема орографического строения Северной и Южной Америки дана Э.Х. Ленцом по А. Гумбольдту (Там же, с. 64–67). Исследования русских путешественников в Тихом океане, в Сибири и на Урале также нашли отражение в работе, хотя и недостаточно полное. Не были освещены теоретические физико-географические положения о зональных закономерностях (Шренк, Рупрехт  и др.), о происхождении почв и черноземов (Рупрехт), дифференциации местных территорий и районировании (Герман, Арсеньев) и др.

Большое внимание Э.Х. Ленц уделил образованию земной поверхности (суши) и процессам ее формирования. Он осветил достижения в области горообразования и определения возраста гор на основе геологических данных того времени (Ч. Лайель, Ж. Кювье, А. Броньяр, Эли де Бомон). Э.Х. Ленц рисует картины перемещения и напластавания твердого материала в земной коре (плутонизм и нептунизм), описывает распространение и перенос валунов со Скандинавии по европейским равнинам, определяет пределы их распространения. По этому поводу он писал, что валуны «какою-либо силою были оторваны от упомянутых гор и рассыпаны по огромной равнине Европейской России, северной Германии и даже частью по юго-восточной Англии; ибо предел распространения северных валунов есть дуга, начинающаяся к востоку от Лондона и проходящая через Голландию, Бреславль (ныне Вроцлав), Тулу и источники Северной Двины» (Там же, с. 77). Он указывал на следы их «насильственного» переноса и направление сил, а также на аналогичные явления в Альпах, но менее масштабные. Интересно, что Э.Х. Ленц не высказывается по этому вопросу в пользу широко известной в то время теории о распространении валунов водами океана или плавающими по нему и увлекающими валуны льдинами.

Э.Х. Ленц пропагандирует палеогеографическую идею смен эпох на Земле, перемещение океана и суши, разнообразие форм фауны и флоры в геологические периоды Земли и изменение земной поверхности. Он принимает во внимание при этом как внутренние, так и внешние силы и явления. Весьма характерно это выражено, например, в его взглядах на происхождение пещер, каменного угля и др. «Происхождение пещер, – писал Ленц, – может быть различно; в осадочных пластах пещеры образовались по всей вероятности при поднятии этих пластов, во время образования самих гор; вид же пещеры впоследствии мог бы значительно изменен вымыванием вод подземных ключей. Пещеры, находящиеся на берегах океана, образовались, очевидно, вымыванием, от действия волн Океана, менее твердых или более разрушенных каменных пород, составляющих эти берега…» (Там же, с. 89).

Весьма интересны соображения Э.Х. Ленца о связи силы поднятия при горообразовании с современными высотами горных систем на Земле. В данном случае Ленц принимает во внимание главным образом действие эндогенных процессов на протяжении длительного времени. Он писал, что «силы, поднимавшие горы, в позднейшее время увеличивались до большого напряжения, нежели прежде, а причину к тому должно искать в большом отвердении коры, над расплавленной массою внутренности Земли, а следовательно, и в большем ее противодействии поднимающим силам» (Там же, с. 91). В этой идее, очевидно, есть доля истины, хотя, конечно, нельзя полностью игнорировать роль экзогенных факторов в формировании горного рельефа и гор вообще.

В следующей главе Э.Х. Ленц рассматривал водную (жидкую) поверхность Земли, образующую моря, реки, озера и болота. Будучи хорошо знакомым с проблемами океанографии и занимавшийся ими сам, он дал подробный обзор развития представлений о явлениях в Мировом океане. Его представления, изложенные в «Физической географии», были не только на уровне знаний мировой науки, но и предвосхищали некоторые идеи и были введены впервые в учебные руководства для высших учебных заведений в России. Некоторые разделы его книги, особенно по гидрологии (океанографии) и метеорологии, с незначительными изменениями вошли в учебные пособия по океанографии и климатологии. Весь же курс «Физической географии» с некоторыми изменениями, излагается до сих пор в университетах на географических факультетах в курсах «Общего землеведения».

На основе проведенных к тому времени наблюдений и нивелировок в различных частях земного шара (на Побережье Балтийского моря, Шотландии, в Чили, на Панамском и Суэцком перешейках и др.) Ленц рассматривал два важных вопроса океанографии (гидрология по его терминологии): постоянен ли уровень океана и одинаков ли он во всех морях? Он отвечал на эти вопросы положительно, отмечая, что «высота уровня самого моря постоянна и что наблюдаемое в некоторых местах повышение или понижение его есть только кажущееся, происходящее от понижения или от возвышения берегов» и «что уровень Океана во все времена и во всех местах один и тот же» (Там же, с. 93 и 94). Автор подробно освещает представления о глубинах, солености, прозрачности и свечения воды, температурах на поверхности и в глубинах, движении воды в океане и др., т.е. весь комплекс знаний о физических явлениях в Мировом океане, которые мы называем теперь физической океанографией (океанологией).

Следует отметить, что методически работа Э.Х. Ленца отличается некоторыми преимуществами даже от современных учебных руководств для географических факультетов университетов. Э.Х. Ленц – океанолог, математик и физик – широко использует математические доказательства теоретических достижений землеведческой науки, будь то плотность Земли, теории приливов и отливов, образования льдов, течений или волн в океане. Все это опирается на математические доказательства и физические законы. Э.Х. Ленц использует последние достижения географической науки, в частности исследования Дж. Росса в Южном океане, Ф.П. Врангеля – в Северном Ледовитом океане и многие другие. Глубокое знание законов физики позволило ему высказать свои оригинальные идеи и выступить с критикой некоторых позиций ученых, например, по вопросу объяснения солености вод океана в различных частях. Э.Х. Ленц отмечал, что «количество соли во всех глубинах одинаково, и только на поверхности встречаются некоторые изменения, легко объяснимые или сильным испарением, или падением дождя» (Там же, с. 96). Он отвергал идею, по которой соленость океана объяснялась наличием на его дне больших пластов каменной соли, и связывал это явление с геологическими процессами образования воды на Земле и другими веществами земной коры. «В то время, когда моря покрывали всю земную поверхность, они должны были принять в себя и все растворимые соляные частицы, и с тех пор вода уже содержит постоянное количество соли, ибо если, с одной стороны, реки беспрепятственно приносят морю воду пресную, то, с другой стороны, эта вода опять отнимается у него беспрерывным испарением… эти два процесса, приток речной воды и испарение, находятся в равновесии, и так понятно, что составные части морской воды не должны изменяться» (Там же, 1858, с. 97). Это общая закономерность. Однако в зависимости от местных, и в частности поверхностных процессов (влияние испарения в тропиках и др.), соленость на поверхности океана, по Ленцу, может быть различной. Это явление, как отмечалось ранее, было выявлено и объяснено еще первыми русскими мореплавателями одним из которых был сам Э.Х. Ленц.

Анализируя температуры вод океана, ученый выделил три основных его пояса («бассейна»): тропический и два полярных – северный и южный. Разделительной границей их является 56° южной и северной широты. Вслед за Дж. Россом он вводит понятие «нормальной температуры» Мирового океана (от 2 до 3°). Разницей температур и давления в океане в различных местах и на различных глубинах, по мнению Ленца, объясняются многие явления в океане: теплые и холодные течения, нахождение их на различных глубинах и т.п.

Интересны выводы Э.Х. Ленца (доказанные математически) относительно приливных явлений в океане и в различных географических пунктах. Он объяснил, почему не Солнце, а Луна (как считал и Ньютон) играет большую роль в образовании приливов и отливов на Земле. Высота прилива, произведенного Луною, отмечал он, относится к высоте прилива, произведенного Солнцем, как 9 относится к 4. Однако расстояние до Солнца так велико, «что разность притяжения на ближайшие и отдаленнейшие частицы земного шара почти исчезает в отношении к целому (ко всему. – В.Е.) расстоянию» (Там же, с. 113). При этом Э.Х. Ленц приводит разнообразное сочетание приливных явлений в зависимости от расположения материков, их очертаний, положения островных групп и морей. Он отмечал замечательные явления интерференции соприливных волн в Немецком (Северном) море, приливов в Белом море, наблюдавшихся в Архангельске и получивших у местных жителей название Манихи. Представления Э.Х. Ленца о происхождении течений и волн близко к современным. Он связывал их как с космическими (Солнце), так и с земными причинами.

Что касается изучения гидрологии суши (рек, озер, болот, подземных ключей и др.), то Э.Х. Ленц и здесь придерживается исследовательского метода в подаче материала, выяснения причин происхождения гидрографических объектов и явлений, опираясь также на последние достижения науки. Он использует метод балансового расчета при определении прихода и расхода воды в бассейнах рек и четко придерживается теории образования наземных и подземных вод от атмосферных осадков, проводит расчет определения массы воды в реке. Уже в то время он правильно представлял себе режим рек в различных географических условиях и связывал его главным образом с выпадением осадков и таянием льдов в горах. Он отмечал, что водораздельная линия бассейнов рек не обязательно должна совпадать с горными хребтами. Реки могут, и это доказывалось многими примерами, пересекать горные цепи и начинаться на противоположном склоне хребтов или вообще иметь истоки в невысоких и болотистых местах. Как видно из приведенных им примеров, он и здесь использует современные ему исследования, в частности, бассейнов рек Волги, Днепра и других в европейской части России, Инда и Брахмапутры в Индии и др.

Э.Х. Ленц рассматривал генезис озер и болот, так же как и рек, в связи с круговоротом воды на земной поверхности и выпадением атмосферных осадков. Он отвергал бытовавшую в то время в науке легенду о подземном соединении Каспийского моря с океаном и якобы убыванием вод его, получаемых реками. Он связывает изменение уровня вод в Каспийском море, где проводил исследования сам, с испарением. Э.Х. Ленц писал: «Из обозрения всех явлений, представляемых водою на земной поверхности, мы видим, что все воды берут начало свое из огромного резервуара Океанов. Из них вода поднимается через испарение на значительные высоты в атмосферу, тут ветры распространяют водные пары во внутренность континентов, где они снова сгущаются в жидкость в виде облаков, и, наконец, падают на поверхность Земли… Это круговое движение есть необходимое условие для развития всего органического мира… вода оживляет мертвую землю, доставляя зачаткам растений нужную для их развития пищу. В этом кругообращении воды главная движущая сила есть теплород, ибо он поднимает водяные частицы в виде паров…» (Там же, с. 146–147).

Э.Х. Ленц подсчитал годовое выпадение осадков на земную поверхность и ту силу, которая затрачивается для поднятия этой массы воды, т.е. ее испарения. По его подсчетам, последняя равнялась 300000 млн. лошадиных сил.

В отдельной главе Э.Х. Ленц рассматривает причины, изменяющие земную поверхность. К ним он относит, кроме силы тяжести и центробежной силы Земли, еще внутренние (эндогенные) и внешние (экзогенные) силы. Большое внимание им уделяется внутренним причинам, главным образом вулканизму и землетрясениям, а также действию вод и животных организмов. Э.Х. Ленц подчеркивал важность новых открытий Эренберга, который обнаружил, что мощные осадочные слои каменноугольной и меловой систем состоят из мельчайших микроскопических животных организмов. Он признавал также деятельность человека в изменении земной поверхности, но считал, что по сравнению с силами природы она несущественна. Могли он предположить, что немногим более чем через 100 лет она станет мощной силой, которую В.И. Вернадский сравнил с геологической деятельностью на земной поверхности!

Анализируя деятельность природных факторов, изменяющих земную поверхность, Э.Х. Ленц придерживался актуалистической точки зрения. Он считал, что плутонические и нептунические силы, происходящие в настоящее время, способны были произвести те изменения, которые мы наблюдаем на земной поверхности. «Поэтому, – писал Ленц, – нет никакой надобности принимать, что в прежние времена действовали на Земле силы, отличные от ныне еще действующих; достаточно допустить, что в тогдашнем, так сказать юношеском, состоянии существования нашей планеты, вулканические и нептунические силы действовали в гораздо большем масштабе и с большей энергией, чем они действуют теперь» (Там же, с. 176). Как видно из этого высказывания Э.Х. Ленца, он не упрощал механизм действия внутренних и внешних факторов и не отождествлял силы, действовавшие раньше и в настоящее время, как Ч. Лайель.

Большое место в книге Э.Х. Ленца отведено явлениям в атмосфере (по объему большее, чем взятый отдельно каждый из таких разделов, как суша, океан). В своем обзоре он опирался также на современные ему исследования атмосферы (А. Гумбольдт, Г. Дове, Л. Кемтц и др.). При анализе тех или других атмосферных явлений им часто привлекались данные русских ученых и собственные наблюдения. Важным методическим условием для исследования климата и других явлений в атмосфере он считал необходимость продолжительных и систематических метеорологических наблюдений в различных частях земной поверхности и однотипными средствами. При изучении хода температур, давлений и других свойств воздуха Э.Х. Ленц успешно применяет закон больших чисел (закон вероятности), когда при сложении большого числа наблюдений случайные погрешности, происходящие от непериодических причин, взаимно уничтожаются.

Э.Х. Ленц рассматривает атмосферу как неотъемлемую часть земной поверхности, говоря о ней как о «собственности земного шара». «Итак, – писал он, – наша атмосфера такая же собственность нашего земного шара, как и море и суша, и она принимает с ними полное участие в обращении Земли около оси» (Там же, с. 183). Он принимал высоту атмосферы по различным вычислениям от 42 до 54 верст: наибольшая высота ее – на экваторе, наименьшая – на полюсах. Высота атмосферы по отношению к радиусу Земли составляет 1/3 часть.

Большое внимание уделялось Э.Х. Ленцом распределению температур на земной поверхности от места к месту, на различных высотах над уровнем океана и в поверхностных слоях земной коры, движению атмосферы (ветры), изменению давления, осадкам и другим атмосферным явлениям. Все они рассматриваются с традиционной точки зрения как физические явления, распределяющиеся по земной поверхности в пространстве и во времени (от суточных изменений до годовых). Автор широко применяет графический метод изображения средних температур, давления и других атмосферных явлений. Иллюстрируя их, он создал Атлас, наглядно показывающий динамику в распределении климатических параметров.

Обращаясь к суточным колебаниям температур на земной поверхности, Э.Х. Ленц применяет физический закон теплового баланса – расхода и прихода тепла, при этом учитывает различные обстоятельства места, времени и др. Довольно подробное изложение методики определения средних значений отдельных параметров атмосферных явлений диктовались незнанием предмета и насущной необходимостью преодоления такого положения в науке. На это неоднократно указывали, как отмечалось нами ранее, и другие русские ученые.

Исследование температур атмосферы привело ученого к выводу о том, что с высотой температура воздуха уменьшается на величину в 1° с подъемом на 750 французских, или на 800 русских, футов, т.е. «температура уменьшается пропорционально увеличению высоты» (Там же, с. 201), и что атмосфера разделяется на два сферических слоя (оболочки): первый, в котором происходит кругооборот воздушных масс и влаги, прилегает к поверхности Земли и тесно с ней связан, второй, который простирается до «предела к пустому пространству» (Космосу), где царят низкие температуры. Нижний слой «совпадает с поверхностью Земли». Он тесно связан с твердой и водной поверхностью и всецело зависит от притока и излучения солнечных лучей. Именно этому нижнему слою присущи восходящие и нисходящие потоки, которые регулируют и, определяют во многом состояние атмосферы и климатические условия отдельных районов Земли.

«Восходящие и нисходящие потоки в нашей атмосфере, – отмечал Ленц, – могут только простираться до известной высоты, и дальше этой высоты температура атмосферы уже не переменится ни в течение суток, ни в течение года» (Там же, с. 202). Закономерности уменьшения тепла с высотой связаны с климатическими изменениями. При этом «при поднятии на какую-либо высокую гору в тропиках мы замечаем в растительном царстве точно такие же изменения, какие встречаем при переходе вдоль уровня Океана от экватора к полюсам» (Там же, с. 202). Подобные явления наблюдал А. Гумбольдт при восхождении на гору Чимборасо. Как писал Ленц, это можно наблюдать и в других горных районах – в Альпах и на Кавказе, но только с той разницей, что нижний пояс растительности подножия гор соответствует такой растительности, которая свойственна этим широтам. Э.Х. Ленц отмечал в горах несколько поясов растительности: лесной, кустарниковый, луговой, моховой и лишайниковый. Выше лежит область вечного снега. Эти закономерные явления поясного (зонального) распределения растительных флор, по мнению Ленца, присущи горным областям всей Земли, они находятся в прямой зависимости от температурных условий в приземном слое атмосферы.

Определение границы распространения снега и ледников в горах, по Ленцу, – одна из важных задач физической географии. Оно имело как теоретическое, так и практическое значение в исследовании природных условий страны. Здесь, так же как и при изучении других явлений, Э.Х. Ленц применил излюбленный им метод балансового подхода к определению снеговой линии, к образованию и развитию снежных покровных толщ и ледников. При определении границы снеговой линии он учитывал различные географические факторы: широту места, положение и экспозицию склонов, их крутизну, взаимоотношение горных цепей с приподнятыми около них обширными плато, выпадение осадков в виде снега и др. Констатируя различия в высоте расположения снеговой линии в разных горных системах и на разных широтах, Э.Х. Ленц дает этому факту четкое объяснение. Замечательным примером, приводившимся им в книге, является различие высот снеговой линии на северных и южных склонах Гималаев (на северных склонах она располагает на 3600 французских футов выше, чем на южных). «Тут, – пишет Ленц, – соединяются две из выше изложенных причин, возвышающие снежную линию с северной стороны кряжа: во-первых, южные влажные ветры Индийского океана накопляют в течение года более снегу на южном, а во-вторых, с северной стороны прилегают к хребту высокая страна Тибета, на южной же стороне горы понижаются непрерывно до нижних равнин Гангеса (р. Ганга)» (Там же, с. 205). Значительно большая высота снеговой линии на Кавказе по сравнению с Пиренеями, находящимися приблизительно на одной и той же широте, объясняется Ленцом более пологими склонами гор Кавказа и меньшим количеством выпадающего здесь снега.

Э.Х. Ленц высказал весьма интересную идею, не потерявшую значения до настоящего времени, о гляциологической «воображаемой оболочке» – сферической поверхности, окружающей Землю. Принимая во внимание отклонения в положении снеговой линии, Э.Х. Ленц выводит главную закономерность гляциологической оболочки: чем ближе мы «приближаемся к полярным странам, тем более снежная линия опускается». И далее: «Где-нибудь эта оболочка должна пересечь земную поверхность: страны, лежащие за пределами этого пересечения, ближе к полюсам, даже при изменении уровня Океана никогда не будут освобождаться от снега» (Там же, с. 205–207). Однако этот общий вывод не соответствовал действительности. Как теперь стало известно, и на севере и на юге (в Антарктиде) существуют районы, которые по причинам местного характера свободны от снега и льда. Но в общем это правило, очевидно, присуще природе земной поверхности. Развивая эти идеи, Э.Х. Ленц рассматривал ледники как следствие действия основных факторов и дал характеристику их роста, движения и т.п.

Э.Х. Ленц подробно излагал мнение Ж.Л. Агассиса о том, что ледники в геологическом прошлом покрывали большие площади Земли, и привел характерные примеры доказательств распространения ледников на больших пространствах в Альпах. Ж.Л. Агассис считал, что и на Скандинавских горах прежде существовали также ледники, спускавшиеся на низменности Германии и Европейской России. Тогда большая часть Земли была покрыта льдом. Это время он назвал ледниковым периодом (Eis periode). Эти идеи вызывали жаркие споры, и Э.Х. Ленц не принял их, как и большинство ученых того времени. Гипотеза Агассиса не согласовалась с господствовавшей тогда теорией постепенного охлаждения Земли со времени ее образования. Ледниковая теория была доказана лишь много лет спустя П.А. Кропоткиным.

Э.Х. Ленц рассматривал в своей книге процессы распределения тепла (температур) в земной коре. Он вводит понятие «слой постоянной температуры Земли». Это тот слой, в котором годовые температуры не изменяются. Ленц отмечает, что глубина слоя постоянной температуры зависит от свойств земной поверхности. Для доказательства повышения температуры во внутренних слоях земного пара с глубиной Ленц приводил данные Эдинбургской и Парижской обсерваторий, а также наблюдений в России, например в Якутске. Он сделал вывод, что с углублением на 130 французских футов температура повышается на 1°Р и что на глубине 260000 футов, или около 75 верст, температура должна быть около 2000°Р, т.е. такая, при которой все твердые тела находятся в расплавленном состоянии. Толщина твердой земной коры по этим расчетам составляет менее 1/80 радиуса Земли.

Для характеристики тепловых процессов на земной поверхности Ленцом был применен метод средних величин. Данные изображены с помощью изотерм, изотер и изохимен на картах. Этот метод давал основания для анализа влияния различных факторов на климат (распределение материков и морских акваторий, течений, высоты места и т.п.). Э.Х. Ленц приводил примеры районов аномальных температур. Зимой отрицательные максимальные температуры отмечались во внутренних частях материков, положительные – в океанических областях, летом же, наоборот; наибольшие годичные амплитуды месячных температур характерны для внутриматериковых областей, а наименьшие – для океанических. Климаты он разделял на континентальный и морской.

В определении климатических условий важное место принадлежит ветрам и давлению, зависящим от степени нагрева воздуха в разных районах земного шара. Э.Х. Ленц выяснил причины перемещения воздушных масс в атмосфере – глобальных и местных (пассаты, муссоны, береговые ветры). Э.Х. Ленц так сформулировал основной закон движения воздушных масс в атмосфере, нашедшей место во всех современных учебниках: «Вне тропиков направление ветра есть следствие беспрерывной борьбы между двумя главными ветрами, т.е. между нижними СВ и поднимающимся верхним ЮЗ пассатами» (Там же, с. 235). При этом все другие перемещения воздушных масс он рассматривал как «переходные» при изменении одного главного направления в другое.

Из приведенного видно, что физические явления в атмосфере рассматривались Э.Х. Ленцом на высоком научном уровне и отвечали состоянию развития естествознания того времени. Ученый широко применял сравнительный метод в изучении атмосферных явлений и анализировал закономерности в атмосфере, указывая на общие глобальные и частные – местные законы. Однако в работе еще не чувствовалось единства изучаемых явлений и тесных взаимосвязей между этим и другими разделами о Земле: суше и океане. Они были в какой-то степени связаны механически.

В заключении всей работы Э.Х. Ленц определяет земную поверхность как место развития органической жизни, подчиненной определенным законам. «Наша цель, – писал он, – состоит в том, чтобы исследовать эти законы и их действия до той степени, как это возможно при ограниченном уме человека» (Там же, с. 301). Определяющим фактором в развитии органической жизни Э.Х. Ленц считает климат – совокупность наружных причин, поддерживающих в данном месте органическую жизнь и содействующих ее развитию» (Там же, с. 301). Основные характеристики климата: теплота и влажность. Влияние почвы, магнетизма, по мнению Ленца, менее значительно для функционирования органической жизни. Распределение органической жизни, по Ленцу, подчинено распределению тепла. Леса тропиков – это сплошная живая органическая, растительная масса, покрывающая мощным (по высоте) слоем всю поверхность. Другое – в тундрах полярных стран у Северного Ледовитого океана. Это малорослая, однородная по своему видовому составу растительность, а самая северная часть Азии покрыта мхами и лишайниками, высота которых не больше одного или нескольких дюймов.

Э.Х. Ленц подчеркивает выявляющуюся закономерность – «главный закон, определяющий географическое распределение растений в отношении к широтам»: «с увеличением широты места… число разных видов и высота роста быстро уменьшается, так что толщина слоя, до которого растительность в каждом месте поднимается в атмосферу, более и более уменьшается и, наконец, за пределом полярного круга доходит до самой поверхности земли» (Там же, с. 303). Для отдельных видов растений, считает Ленц, наиболее важны среднемесячные температуры самого холодного и самого теплого месяца. Для поддерживания жизни растений необходимо, чтобы: «1) растения были в состоянии выдержать зимние морозы и 2) чтобы количество летнего теплорода (тепла. – В.Е.) достаточно было для полного созревания зерен» (Там же, с. 305). В общем тот же закон справедлив и для животного мира.

Э.Х. Ленц выводит общую эколого-географическую закономерность – взаимозависимость между растительностью и животным миром и средой их обитания: «существенное изменение флоры влечет за собой и изменение фауны», но «условия для свободного существования животных бывают гораздо сложнее, чем для растений» (Там же, с. 307). Поэтому животные гораздо более ограничены в своем распространении как к северу и югу от экватора, так в направлении с запада на восток. Человек, являясь также частью природы, представляет, по мнению Ленца, исключение. Все страны имеют своих обитателей, и замечательно, что человек везде принадлежит одному и тому же виду, несмотря на то что под влиянием климата цвет его кожи может быть разным.

«Из всего видно, – пишет Ленц, – что человек есть венец творения и назначен быть повелителем Земли» (Там же, с. 307). Ссылка Э.Х. Ленца на творца в конце его книги «Физическая география» не противоречит прогрессивному направлению в науке, которое пропагандировал он, а лишь указывает на общий характер господствующей идеологии того времени, от которой никто не мог отступать официально. Несмотря на ссылки на «Евангелие», мировоззрение Э.Х. Ленца нельзя считать идеалистическими, оно материалистично и подтверждается его конкретными исследованиями физических явлений на Земле.

Какое же место занимает работа Э.Х. Ленца «Физическая география» в развитии теоретической мысли? Можно ли отнести ее к этапным в развитии физической географии? На вопрос, по нашему мнению, можно ответить в целом положительно. Как известно, Э.Х. Ленц начал читать курс физической географии в 30-е годы XIX в. и совершенствовал его содержание в течение нескольких десятилетий. Его взгляды претерпели некоторые изменения, но в целом оставались стабильными. Во втором издании курса «Физической географии» (1-е изд. 1851; 2-е изд., 1858) несколько изменилась структура книги. Автором была введена в книгу новая глава (гл. 1) «О земном шаре вообще» (с. 3–42), о содержании которого мы упоминали выше. К главным наукам, из которых физическая география «заимствует» материалы, как отмечал Э.Х. Ленц во введении, к всеобщей географии, геологии и физике прибавилась еще четвертая наука – космография, которая рассматривает «точные понятия о виде, величине и о массе Земли, и об отношениях, в которых земной шар находится с другими небесными телами…» (Ленц, 1858, с. 1), Э.Х. Ленц считал физическую географию самостоятельной особой наукой, изучающей многообразие явлений на Земле в различных ее сферах. При этом он подчеркивал их единство, связывая это единство с единой концепцией о явлениях, происходящих во взаимосвязи на земной поверхности – в ее твердой, жидкой, газообразной сферах, а также и живой природе. Эти идеи Э.Х. Ленца сходны с современными взглядами на физическую географию как науку, изучающую географическую оболочку Земли. Поэтому значение этой работы для развития теоретических представлений физической географии следует оценить высоко. Она была одной из первых в России, которая развивала идеи выдающихся естествоиспытателей в географии и на которой воспитывались многие поколения в университетах и других учебных заведениях. По существу она была основным руководством для восприятия науки физической географии вплоть до создания уже более полных и систематизированных работ по физической географии Д.Н. Анучина, А.Н. Краснова, П.И. Броунова и др.

Список литературы

  1. Есаков В. А. теоретические проблемы физической географии в России (XIX – начало ХХ вв.). – Москва : Наука, 1987 – 208 с.

1. Эмилий Христианович Ленц

ЭМИЛИЙ
ХРИСТИАНОВИЧ
ЛЕНЦ

2.

Эмилий Христианович Ленц родился 12
февраля 1804 года в г. Юрьеве (ныне
Тарту) в Эстонии. Образование получил
в родном городе и изучал в Юрьевском
университете
сперва
теологию
(богословие) и филологию, а затем
естественные науки.
Эмилий ХристиановичЛенц с 1823 до 1826 г. принимал участие в
качестве физика в кругосветном путешествии Коцебу. В 1829
принимал участие в первой экспедиции на Эльбрус под
руководством генерала Эммануэля. В 1828 г. выбран адъюнктом
академии, а в 1834 г. академиком.

3.

Преподавал также в знаменитой Немецкой школе Святого
Петра (1830—1831), в Главном педагогическом
институте и в Михайловском артиллерийском училище.
Лекции его по физике и физической географии
отличались замечательной ясностью и строгой
систематичностью. Такими же качествами обладали и его
известные руководства физики (для гимназии) и
физической географии; оба учебника выдержали
несколько изданий, но первый из них был особенно
распространен. Настолько же блестяща и плодотворна
была и научная деятельность академика Ленца
В истории физики научным трудам его всегда будет отводиться почетное
место. Многие его научные исследования относятся к физической географии (о
температуре и солености моря, об изменчивости уровня Каспийского моря, о
барометрическом измерении высот, об измерении магнитного наклонения и
напряженности земного магнетизма и др.). Но главным образом он работал в
области электромагнетизма. Выяснению важного значения этих работ
посвящены, между прочим, сочинения А. Савельева: «О трудах академика
Ленца в магнитоэлектричества» (СПб., 1854) и В. Лебединского: «Ленц как
один из основателей науки об электромагнетизме» (журн. «Электричество»
1895). Главнейшие результаты его исследований излагаются и во всех
учебниках физики. Именно:

4.

Законы Ленца
Закон индукции («Правило Ленца»)
Закон Джоуля и Ленца
Опыты над поляризацией электродов (1847)

5.

Закон Джоуля — Ленца
Закон Джоуля — Ленца — физический закон, дающий
количественную оценку теплового действия электрического
тока. Установлен в 1842 году Эмилием Ленцом.

6. Правило Ленца

Правило Ленца, правило для определения
направления индукционного тока:
Индукционный ток, возникающий при
относительном движении проводящего контура и
источника магнитного поля, всегда имеет такое
направление, что его собственный магнитный
поток компенсирует изменения внешнего
магнитного потока, вызвавшего этот ток.
Сформулировано в 1833 г. Э. Х. Ленцем.

В историю науки Эмиль Ленц вошел как один из отцов-основателей теории электромагнетизма, и мало кто сейчас помнит про его гидрографические исследования. Между тем эти работы Ленца с не меньшими основаниями позволяют его считать одним из создателей современной океанологии.

В истории науки не так много ученых, которые остались в ней в названиях открытых ими законов мироздания. Один из них Эмиль Христианович (Генрих Фридрих Эмиль) Ленц, имя которого носят сразу два закона: правило Ленца (1833) и закон Джоуля—Ленца (1842). Первый гласит, что «индуцированная ЭДС всегда направлена так, чтобы создать магнитное поле, противоположное изменяющемуся магнитному полю, вызывающему эту ЭДС», или, говоря проще, при изменении магнитного поля в проводнике возникает электродвижущая сила, которая создает магнитное поле, направленное так, чтобы противодействовать изменению исходного магнитного поля. Второй закон, открытый одновременно и независимо друг от друга Джоулем в Манчестере и Ленцем в Санкт-Петербурге, гласил, что «количество выделяемого тепла пропорционально квадрату силы тока и сопротивлению проводника».

Несложно заметить их аналогию с третьим и вторым законами из знаменитой триады законов Ньютона, только применительно к электричеству, что само по себе не может не вызывать уважения к Ленцу как ученому. Современники Ленца тоже так его оценивали, считая Эмиля Ленца одним из самых ярких физиков первой половины XIX века, эпохи зарождения теории электромагнетизма, в итоге ставшей основой современной действительности. И в списке действительных членов Российской академии наук за всю историю ее существования он числится как «физик и электротехник».

Но вот что интересно: избран он был в академики в 1830 году в возрасте 26 лет еще до своих электродинамических открытий. Спрашивается, за какие заслуги?

Как стать академиком

Заслуга перед фундаментальной наукой у учителя петербургской немецкой гимназии Св. Петра (знаменитой Петришуле на Невском проспекте, 22), доктора философии (по-нынешнему — кандидата наук) Эмиля Ленца была тогда только одна — его доклад «О физических наблюдениях, сделанных во время кругосветного плавания под командованием капитана Коцебу в 1823–1826 годах». Сей доклад в 1828 году представил в Академию наук ректор Дерптского университета академик Егор Иванович (Георг Фридрих) Паррот, добрый гений Ленца с его, Ленца, студенческих дней в Дерпте.

Этот доклад послужил поводом для ходатайства академиков Паррота, Эдуарда Давыдовича Коллинса (директора Петришуле) и Николая Ивановича Фусса (самого заслуженного и уважаемого патриарха академии на тот момент) о назначении Эмиля Ленца адъюнктом академии. Осенью 1829 года Ленц делает этот свой доклад на заседании Академии наук, а на следующий год публикует его сокращенную версию «О воде различных морей с точки зрения ее температуры и содержания солей» в Annales de Chimie et de Physigue. В полном виде он выходит в Memoires de l’Academie imperiale des sciences de St.-Petersbourg в 1831 году, когда Ленц уже год как избран экстраординарным академиком Императорской академии наук.

В 1834 году, после открытия правила своего имени, он становится ординарным академиком, и дальше в истории науки вся его другая научная работа уходит в тень его работ по электродинамике и электротехнике. Между тем он до конца жизни не прекращал писать и публиковать работы по геофизике, в основном по физике океана, и, став профессором Санкт-Петербургского университета, а потом его ректором, читал студентам специальный курс, который сейчас назвали бы «введением в океанологию».

Дело даже не в том, что его не отпускали юношеские впечатления о его первой научной экспедиции в Мировом океане на шлюпе «Предприятие» под командой капитана Коцебу, а в том, что в этой области он сделал открытия того же калибра, что и в электродинамике. Только о них последующие поколения исследователей океана — нет, не забыли, а почему-то воспринимали их как само собой разумеющееся и даже кое-что потихоньку присваивали себе.

Студенческий отряд

Эмиль Ленц родился в1804 году в городе Тарту, или, как он тогда назывался, Дерпте, в семье обер-секретаря городского магистрата. По окончании гимназии по совету своего дяди, известного химика профессора Гизе, он поступил на философский факультет Дерптского университета (там изучили химию и другие естественные науки). Но после отъезда дядюшки за границу по какой-то причине перешел на теологический факультет, где учился на сельского пастора и даже выучил для этого эстонский язык. Его пасторской карьере помешал профессор физики Паррот — возможно, по просьбе Гизе. По протекции Паррота 19-летний студент Ленц получил приглашение принять участие в кругосветном плавании на шлюпе «Предприятие».

Командиру шлюпа капитан-лейтенанту Коцебу (кстати, сыну довольно известного драматурга того времени) было поручено доставить грузы на Камчатку и вести крейсерство у берегов Алеутских островов, где были русские поселения, вплоть до прихода другого корабля ему на смену. Одновременно ему разрешалось производство географических исследований, но «не в ущерб основным заданиям». Научный отряд на шлюпе был «студенческим».

Кроме физика Ленца в него входили студенты Дерптского университета Вильгельм Прейс (астрономия), Эраст Гофман (геология), а также бывший студент этого университета Иван Эшшольц (корабельный врач), который уже совершил кругосветное плавание с лейтенантом Коцебу в 1815–1818 годах на бриге «Рюрик» и в ходе его собрал такую богатую коллекцию флоры и фауны, что к моменту отплытия шлюпа «Предприятие» был уже довольно известным в Европе зоологом и ботаником. А в ходе плавания на «Предприятии» в честь Эшшольца была названа открытая в Тихом океане группа островов, которая сейчас называется атоллом Бикини. Все студенты по возвращении из плавания получили от российского правительства щедрые премии, и их дальнейшая научная и административная карьера складывалась успешно.

Вьюшка Ленца

Сейчас часто пишут, причем даже в солидных научных работах по истории науки, что для отбора воды с разных глубин Ленц (вариант — Паррот и Ленц) изобрел(и) батометр. Конечно же, нет. Батометр — сосуд для отбора забортной воды — был известен еще в XVIII веке. Паррот и Ленц лишь усовершенствовали его для отбора воды с километровых глубин и снабдили термометром. Что изобрел Ленц, так это приспособление к лебедке для опускания лота для промера глубин. Лот — конусовидный груз (обычно из свинца) — опускали на веревке за борт. Когда он касался дна, натяжение веревки ослабевало, и очередная саженная или футовая метка на ней показывала глубину.

Но для измерения больших глубин сам лот был очень тяжелым, больше центнера весом, и веревку в нем заменяли на стальную цепь. Вытравленная за борт, она могла весить больше самого лота. В итоге лот ложился на дно, а вместе с ним начинала ложиться цепь. Уловить этот момент было проблематично. Вот для этого Ленц и придумал устройство к лебедке — вьюшку, как ее назвали, которая тормозила и делала равномерной скорость разматывания цепи с барабана, что позволяло почувствовать момент, когда лот касался дна. Только спустя годы «вьюшка Ленца» вдруг стала «лотом Томсона», того самого лорда Кельвина.

Соленость морской воды в пробах Ленц определял по ее удельному весу. Упарить воду, а потом взвесить осадок соли в корабельных условиях того времени было нереально. Как показало время, измерения Ленца солености и температуры морской воды на разных горизонтах до двухкилометровой глубины стали классическими по своей точности. Полвека спустя аналогичные измерения английской океанографической экспедиции на судне «Челенджер» и измерения известного русского ученого и флотоводца Степана Макарова на корвете «Витязь» 70 лет спустя полностью подтвердили все данные Ленца, хотя и батометры, и другая аппаратура у них были намного совершеннее.

Главное океанологическое открытие

Его Ленц сделал в ходе анализа измеренных им температур океана на разных глубинах. Прежде всего под седьмым градусом с. ш., то есть в тропиках, на глубине 574 сажени (немногим больше 1 км) температура воды оказалась меньше двух градусов Реомюра (+2,2 градуса по Цельсию). На тот момент это был рекорд, самая низкая температура из когда-либо измеренных на таких глубинах. То, что с глубиной температура воды снижается, знали, наверное, еще доисторические ученые, а уж ученые Нового времени и подавно это знали. Но чтобы она снижалась до такой низкой температуры в тропиках, чего вдруг?

Более того, «в тропическом бассейне все наблюдения показали уменьшение температуры морской воды с увеличением глубины по крайней мере до 1000 саженей,— писал Ленц.— Это уменьшение бывает сначала быстрым, потом делается медленнее, и в глубине 300 футов оно бывает едва заметным, тут температура постоянно около 2 или 3 градусов Реомюра. При этом, однако, замечено, что понижение температуры в экваториальных странах идет быстрее, чем в высших широтах; так, например, на экваторе и в поясах, к нему прилегающих, температура на поверхности 23 градуса по Реомюру, а температуру 12 градусов встречают уже в глубине 400 футов, между тем как на 25 градусах сев. широты, чтобы получить ту же температуру, надо спуститься на 600 футов и более; из этого видно, что вода на экваторе как бы поднимается».

Таким образом, Ленц доказал, что помимо течений, вызываемых ветрами и наклоном ложа океана, существует более масштабная, глобальная меридиональная циркуляция океанических вод. Теплые воды тропиков поверхностными течениями выносятся в высокие широты, а холодные полярные воды с глубинными течениями проникают в низкие широты и там поднимаются вверх. Все дальнейшие исследования динамики океанических вод строились и строятся поныне исключительно в рамках этой парадигмы.

Потеря памяти

На протяжении тридцати лет известный электрофизик профессор Ленц читал лекции по морской гидрографии в Санкт-Петербургском университете и Морском корпусе. Если не считать его схемы поверхностных течений в Мировом океане и теории происхождения ветровых волн (они сейчас несколько иные), то по его учебнику «Физическая география» (1851), а точнее, по главе III «О жидкой поверхности Земли» в нем, вполне можно преподавать гидрографию и в современных университетах.

Но обо всем этом, как уже сказано, не помнят. В нашей стране не так давно был самый большой в мире научный флот, больше сотни вымпелов, и примерно треть из них неограниченной мореходности, то есть ходившие в океан. Они носили на своих высоких белых бортах имена прославленных геофизиков и океанологов прошлого, но только не Эмиля Ленца. Было лишь одно каботажное суденышко «Эмиль Ленц» (порт приписки — Таллин), которое числилось с 1959 по 1969 год за УГМС Эстонской ССР. Потом его списали и отправили на переплавку.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Простота хуже воровства продолжение пословицы смысл пословицы
  • Цитаты про мудаков
  • Цитаты про матрицу судьбы
  • Цитаты из фильма самогонщики
  • Пословицы и поговорки мать и дети