На эту особенность погоды никто до него не обратил внимания. Да и ныне принято считать, что тепло и холод приносят массы тёплого или холодного воздуха. Но ведь нередко зимой при безветренной ясной погоде внезапно наступают холода!

Ломоносов высказал гипотезу: причина в нисходящих потоках холодного воздуха. Откуда он поступает к земле? Из «средней части атмосферы», где «не весьма высоко над головами нашими надстоит всегда сильной зимы строгость». Об этом свидетельствуют, в частности, нетающие снега и льды на вершинах высоких гор.

С благодарностью припомнил Ломоносов труды учёных, «которые для испытания натуры безмерного пространства переплыв море и широкие преодолев пустыни, в прекрасные места Перуанские достигли. Не лугов, не садов приятностию там удерживаяся, кротостию неба долго наслаждались, но высоких гор каменистые верхи превышая, для измерения шара земного, много стужи претерпели и поту пролили».

Да, познание Земли сопряжено с трудными и опасными путешествиями. Поначалу цели таких предприятий были торговые и захватнические. В ХѴІІІ веке, во времена Ломоносова, начался новый этап эпохи Просвещения: теперь стали организовывать экспедиции не только ради каких-либо выгод, но и с научными целями.

Ломоносов отметил: «Долговременным и бедственным их искусством и точным исчислением доказано, что на известной и определённой вышине всея атмосферы жестокий и бесперерывный мороз господствует и высоких гор верхи вечным снегом покрыты содержит. Мера, которая от морской поверхности до снежного атмосферы предела простирается, убывает тем больше, чем далее есть расстояние от экватора, и наконец за полярными кругами уничтожается, так что снежный предел с поверхностию океана соединяется».

О том, что с подъёмом на горы становится всё холоднее, а на определённых высотах даже летом температура ниже порога замерзания воды, знали, конечно, задолго до Ломоносова. Но только он догадался о существовании оболочки Земли как единого целого, особой сферы, где вода находится преимущественно в твёрдой фазе (в виде снега и льда): «так что тут зима, где морозный слой атмосферы до земли досягает».

По его словам: «Коль напряжённа есть холоду сила в оной части атмосферы, из следующих явствует. И, во-первых, славные земного шара измерители выше снежного предела в средней части атмосферы столь лютый мороз претерпели, которого едва больше в наших странах середи зимы обыкновенно случаются. Сие когда под самым экватором беспрестанно продолжается, то коль великая стужи сила в нашем климате около той же вышины свирепствует – легко заключить можно.

Сие рассуждение подтверждается прилежнейшим рассмотрением града. Ибо снежное ядро, которое ледовою скорлупою каждый града шарик в себе заключает, в холодной снежной части атмосферы без сомнения рождение своё имеет; ледовые корки во время падения его сквозь разные дождевых облаков слои прирастают, ужасною стужею, которую снежные ядра в себе имеют, примерзая».

Замечательное качество Ломоносова: как поэт он ощущал цельность, гармонию и величие Природы, умея выразить эти чувства. Он обладал способностью, говоря словами поэта, художника и мыслителя Уильяма Блейка (перевод С. Маршака):

Единство чувств, мыслей и слова по отношению к Природе – такова философия естествознания по Ломоносову. Она воплощалась в конкретные научные открытия. От снежных горных вершин его мысль переходит к покрытым льдами полюсам планеты, а оттуда – к орешине града, лежащей на ладони. И у него рождается образ воздушной сферы, где всегда лютует мороз.