В начале ХХ в. немецкие физики Юлиус Эльстер и Ганс Гейтель хорошенько изолировали электрод внутри сосуда и провели еще несколько экспериментов, результат которых показал: ионная «фабрика» находится в коротковолновом солнечном излучении. Порции-кванты электромагнитных волн выбивают электроны из внешних оболочек воздушных молекул, вследствие чего эти молекулы получают положительный заряд, а те, к которым цепляются свободные отрицательные частицы, соответственно, заряжаются отрицательно. Данный вывод подтверждался тем, что в солнечные, особенно летние, дни воздух ионизирован сильнее, чем в другое время.
Кстати, подобные исследования отдельно от немцев провел шотландский физик Чарлз Вильсон (1869–1959). Его вывод был еще более смелым: грозовые облака — то ли посредством перемещения вверх-вниз холодных и теплых потоков воздуха, то ли благодаря трению замерзших в верхних слоях капель — высвобождают электроны, и те, разгоняясь, образуют излучение, способное проникать сквозь любые предметы. Увы, никаких точных цифр ученый не привел, к тому же измерения под землей пошли вразрез с его теорией: отсутствие грозовых облаков никак не сказалось на количестве ионов в воздухе. Не удивительно, что научный мир быстро отбросил эту версию.
Желая найти наконец источник ионизирующей радиации, немецкий ученый-священник Теодор Вульф усовершенствовал электрометр, заменив фольгу кварцевыми проводами с металлическим покрытием и подключив микроскоп для съема показаний. Этим прибором в 1909 г. ученый измерил уровень ионизации воздуха у подножия Эйфелевой башни и на ее вершине, то есть на 300-метровой высоте. Вопреки ожиданиям, что наверху радиация будет на 95 % меньше, чем внизу, разница показаний составила не более 50 %. Значит, источник не в земле, решил Вульф.
Однако другие физики — в том числе швейцарец Альфред Гокель, немцы Карл Курц и Карл Бергвиц — запускали воздушные шары с измерительной аппаратурой на высоту от 1 до 5,5 км и наблюдали, как поначалу уровень радиации падает, а на отметке 3 км резко возрастает. Ученым казалось, будто при таких данных радиация не может возникнуть вне земной поверхности, но это, конечно же, было ошибкой. (Хотя именно Гокель придумал название «космическая радиация».)
Год спустя итальянский исследователь Доменико Пачини погрузил электрометр в море на трехметровую глубину — и зафиксировал значительное снижение радиации по сравнению с уровнем на суше. Из этого он заключил: количество ионов в воздухе не зависит от подземных радиоисточников.
Австриец Виктор Гесс (1883–1964) поднимал в воздух три электрометра — два закрытых и один открытый — на большом военном дирижабле. За год он совершил 7 вылетов, в ходе которых уточнил данные своих предшественников, но выводы сделал прямо противоположные. До 2-километровой высоты ни один электрометр не продемонстрировал отклонений от наземного уровня, а вот дальше количество ионов стало расти. На высоте 3–4 км в сумме уже насчитывалось четыре «лишние» пары (положительный/отрицательный ион), на высоте 4–5,2 км — 15 пар. Поскольку изменения происходили не только в закрытых, но и в открытом приборе, ученый убедился, что проникающее излучение исходит из верхних слоев атмосферы. Но вряд ли его испускает Солнце, ведь ни в ночное время, ни на фоне затмения число ионов не сокращалось. За это открытие 24 года спустя Гесс получил Нобелевскую премию (правда, разделил ее с Карлом Андерсоном, установившим природу космического излучения).