Historia wynalazków: Niech się stanie światłość!

Ludzie od zawsze potrzebowali światła. W jaskiniach wykorzystywali ogniska, w kurnych chatach pochodnie, w eleganckich starożytnych willach rzymian wszechobecne były lampki oliwne, przez wiele stuleci w kościołach i zamkach średniowiecza królowały świece. Bardzo istotnym czynnikiem postępu w technice oświetleniowej było stworzenie lampy naftowej przez polskiego farmaceutę, wynalazcę i przedsiębiorcę, Ignacego Łukasiewicza w 1853 r. Ale o tym ważnym wynalazku napiszę osobny duży artykuł, bo choć było to doniosłe osiągnięcie i powinniśmy o nim często mówić, aby przypominać o naszym priorytecie w tej sprawie, to jednak z opisywaną tu historią elektrotechniki lampa naftowa miała wyłącznie pośredni związek. Pośredni, ale ważny!

Tęsknota za elektrycznym oświetleniem

Ludzie zatęsknili za elektrycznym oświetleniem, gdy się okazało, że lampa naftowa, przy wszystkich jej zaletach, była niebezpieczna. Przekonali się o tym między innymi mieszkańcy Chicago, w którym 8 października 1871 r. wybuchł ogromny pożar. Był to prawdziwy kataklizm: płomienie strawiły całkowicie 18 tys. domów, a ponad 100 tys. ludzi zostało pozbawionych dachu nad głową. W płomieniach zginęło około 300 osób. Straty oszacowano na 222 miliony ówczesnych dolarów. Według dzisiejszej wartości USD odpowiada to miliardom!

Kataklizm ten był tak wielki, że jako jego przyczynę podawano... uderzenie komety. Tymczasem prawdziwa przyczyna pożaru była zupełnie inna. Otóż na podstawie badań rozprzestrzeniania się ognia ustalono, że podpalaczką była... krowa. Co więcej, dowiedziono, że była to „krowa Patricka i Catherine O’Leary”. Krowa ta, zniecierpliwiona opóźniającą się porą udoju, wymachiwała ogonem i przewróciła lampę naftową w oborze. Od lampy zapaliła się obora, od obory dom, potem sąsiednie domy (w większości drewniane) itd. Jesienią 1871 r. w USA panowała susza, upalna pogoda i silny wiatr. Niczego więcej do szerzenia się pożaru nie potrzeba! Po tragedii w Chicago ludzie zrozumieli, że do oświetlenia rozbudowujących się miast potrzeba czegoś bezpieczniejszego od nafty. Elektryczności!

Jak zamienić prąd w światło?

Pierwszym źródłem elektrycznego światła był łuk elektryczny. Nie wiadomo dokładnie, kto jako pierwszy zauważył, że jeśli zetknie się ze sobą dwie elektrody i przepuści się przez nie prąd, to pomiędzy oddalonymi o kilka milimetrów końcówkami elektrod powstanie wyładowanie elektryczne, które wytwarza bardzo jaskrawe światło i może płonąć tak długo, jak długo płynie prąd. O tym źródle światła wspominałem w artykule opublikowanym w „Rzeczpospolitej” 29 listopada („Jak wynaleziono i zastosowano pierwsze prądnice”), wymieniając nazwiska Florisa Nolleta i Augusta de Méritens.

Łuk elektryczny jest źródłem światła bardzo silnym (można się o tym przekonać, obserwując pracę spawaczy, którzy korzystają z wysokiej temperatury łuku elektrycznego w celu roztopienia metalu i wytworzenia spoiny), przy czym światło owo jest tak silne, że patrzenie wprost na płonący łuk elektryczny grozi ślepotą, dlatego spawacze stosują specjale maski ochronne z okienkiem z bardzo przyciemnionego szkła.

W lampach łukowych też stosowano osłabiające świecenie osłony i ten rodzaj lamp zapoczątkował erę oświetlenia elektrycznego, które w krótkim czasie stało się nie tylko wygodne, ale także modne. Człowiekiem, który położył największe zasługi przy tworzeniu tych lamp był Paweł Nikołajewicz Jabłoczkow, rosyjski inżynier pracujący głównie w Paryżu. Jednym z problemów, które sprawiały lampy łukowe, był fakt, że elektrody, pomiędzy którymi płonął łuk elektryczny, wypalały się stosunkowo szybko, dlatego bez specjalnej regulacji odstęp między nimi w miarę upływu czasu zwiększał się – aż do momentu, gdy wyładowanie nie mogło już pokonać tak dużego dystansu, w wyniku czego łuk się zrywał i lampa gasła. Jabłoczkow w 1875 r. rozwiązał ten problem, stosując odpowiednie elektrody węglowe z kaolinowym izolatorem między nimi. Lampy jego pomysłu nie zawierały jeszcze mechanizmu automatycznej regulacji odstępu między elektrodami (to wymyślił i zastosował kilka lat później Ernst Siemens, człowiek, którego nazwisko jeszcze wiele razy będzie przywoływane w moich artykułach o historii elektrotechniki), ale tzw. świece Jabłoczkowa mogły świecić nieprzerwanie 1,5 godziny – co w owych czasach ludzi zadowalało.

Jabłoczkow wymyślił też sposób na to, by do jednej prądnicy można było podłączyć równocześnie wiele „świec” jego pomysłu, w związku z czym zadziwił paryżan, organizując totalną elektryczną iluminację Luwru w kwietniu 1877 r. Świeciło się wtedy równocześnie 16 lamp łukowych. Dzisiaj na każdej choince bożonarodzeniowej świeci więcej lampek, ale pod koniec XIX stulecia oświetlony elektrycznie Luwr budził sensację. Był to prawdopodobnie pierwszy całkowicie elektrycznie oświetlony budynek na świecie! Rozpisywała się na ten temat prasa, mnożyły się zamówienia osób prywatnych i instytucji, a polski malarz Aleksander Gierymski namalował obraz „Luwr w nocy”, żeby owo cudo uwiecznić.

Jabłoczkow odniósł sukces biznesowy: „elektryczne świece” były w ciągłej sprzedaży od 1876 r., zachwycały na wystawie paryskiej w 1878 r., a w USA podjęła ich produkcję spółka General Electric, która doprowadziła do tego, że w 1880 r. jedno z miast (Wabash w stanie Indiana) oświetlono w całości lampami działającymi z wykorzystaniem patentu Jabłoczkowa.

Lepsze jest wrogiem dobrego

W czasie gdy w coraz szerszym użyciu były świece Jabłoczkowa (pierwsze trzy pojawiły się w Warszawie w 1879 r. na wystawie malarstwa w salonie Józefa Ungera), powstawało już jednak urządzenie, które miało je odesłać do lamusa historii. Chodzi o żarówkę.

Fakt, że prąd przepływający przez określony przewodnik może go rozgrzewać do takiej temperatury, że zaczyna on świecić, odkryty został dosyć wcześnie. Jako pierwszy opisał to zjawisko Humphry Davy w 1801 r., ale potraktował to wyłącznie jako naukową ciekawostkę. Więcej „nosa do interesów” miał Francuz Frederic de Moleyns, który w 1841 r. opatentował wynalezioną przez siebie lampkę elektryczną, z umieszczonym w niej platynowym drucikiem żarzącym się pod wpływem przepływającego prądu. Niestety, lampka ta szybko się przepalała, bo włókno żarzyło się w powietrzu.

Pomysł, żeby żarzące się pod wpływem przepływu prądu włókno zamknąć w bańce szklanej, z której usunięto powietrze, opatentował Joseph Wilson Swan, który na swoją żarówkę uzyskał w 1860 r. patent brytyjski. Jednak jako wynalazca żarówki przeszedł do historii wybitny wynalazca amerykański, Thomas Alva Edison. Na temat tego wynalazku są różne opinie wśród historyków. Jedni wskazują na daleko idące podobieństwa między konstrukcją zaproponowaną przez Swana a wynalazkiem Edisona. Edison mógł sobie pozwolić na inspirację (oględnie mówiąc) wynalazkiem Swana, bo patent brytyjski nie miał mocy prawnej w USA. Być może więc wielki wynalazca cynicznie wykorzystał pomysły Anglika, a potem 27 stycznia 1880 r. uzyskał patent nr 223898, którym zagwarantował sobie duże zyski z produkcji żarówek przez wiele następnych lat. Pamiętajmy, że był to okres burzliwej elektryfikacji USA (a potem innych krajów świata), a oświetlenie elektryczne było zdecydowanie najsilniejszym motorem tej elektryfikacji. Stawka była więc duża.