В 1871 году при активном участии Ф. Н. Шведова был приглашён в Новороссийский университет, где 22 ноября был избран доцентом по кафедре физики; читал лекции по теоретической физике. В январе следующего года защитил в Московском университете магистерскую диссертацию «Теория термомеханических явлений в твердых упругих телах», а в 1874 году (также в Московском университете) — докторскую диссертацию «Уравнения движения энергии в телах». С 1875 года — экстраординарный профессор, с 1880 — ординарный профессор Новороссийского университета.
В 1893 году вернулся в Московский университет, где преподавал физику студентам-медикам и теоретическую физику студентам-математикам. После смерти профессора А. Г. Столетова возглавил кафедру физики, стал читать курсы по экспериментальной физике. Вместе с П. Н. Лебедевым принял деятельное участие в составлении проекта и организации Физического института при университете. С 1897 года — Заслуженный профессор Московского университета.
В 1911 году, оставив Московский университет в знак протеста против политики Л. А. Кассо (дело Кассо), сосредоточил свою деятельность в Московском обществе испытателей природы, президентом которого был с 1897 года до своей смерти[3].
И было: много, много дум;
И метафизики, и шумов…
И строгой физикой мой ум
Переполнял: профессор Умов.
Над мглой космической он пел,
Развив власы и выгнув выю,
Что парадоксами Максвелл
Уничтожает энтропию,
Что взрывы, полные игры,
Таят томсоновские вихри,
И что огромные миры
В атомных силах не утихли…
Семья
Жена — Умова (дев. Новицкая) Елена Леонардовна (ум. 22 августа 1926 года от рака)[4].
Научная деятельность
Первые исследования Умова (1870—1872) посвящены теории колебательных процессов в упругих средах, которую он распространил на термомеханические явления в этих средах — магистерская диссертация «Теория термомеханических явлений в твёрдых упругих телах» (1872). В 1873—1874 гг создал фундаментальное учение о движении энергии любого вида, представив его в докторской диссертации «Уравнение движения энергии в телах» (1874). В ней Умов развил представление о плотности энергии в данной точке и скорости движения энергии, ввёл понятие плотности потока энергии (вектор Умова). Концепция Умова, ныне вошедшая во все учебники физики, в то время с трудом воспринималась научной общественностью: защита диссертации длилась 6 часов и едва не кончилась провалом. Лишь через 10 лет сходные взгляды, но в более узком плане, применительно к электромагнитному полю, высказал английский физик Джон Пойнтинг[5].
В 1875 году решил в общем виде задачу о распределении электрических токов на проводящих поверхностях произвольного вида. Экспериментально исследовал диффузию веществ в водных растворах, поляризацию света в мутных средах, открыл эффект хроматической деполяризации лучей света, падающих на матовую поверхность (1888—1891).
В 1900-е годы раскрыл физический смысл формул Гаусса в теории земного магнетизма. Впервые связал шаровые функции формул Гаусса с распределением магнитных масс в теле Земли (магнитными аномалиями).
Задолго до А. Эйнштейна обсуждал в своих работах[6] формулу , выведенную ранее Генрихом Шраммом[7], которая, по его предположению, связывала плотность массы и энергии гипотетического светоносного эфира. Впоследствии эта зависимость была строго выведена, без какого-либо коэффициента k и для всех видов материи, Эйнштейном в специальной теории относительности (СТО). Одним из первых русских учёных оценил значение СТО.
Впервые ввёл в науку такие основополагающие понятия, как скорость и направление движения энергии, плотность энергии в данной точке среды, пространственная локализация потока энергии. Однако, не обобщил эти понятия на другие виды энергии, кроме энергии в упругих телах. В 1884 году понятие потока электромагнитной энергии ввел Д. Пойнтинг, используя для описания распространения энергии вектор, называемый в российской научной традиции «вектором Умова — Пойнтинга» (в западной научной традиции — «вектор Пойнтинга»).
В 1905 году установил зависимость между альбедо астрономического объекта и степенью поляризации отражённого от него света — Эффект Умова (Закон Умова).
Избранные публикации
Умов Н. А. Теория простых сред и её приложение к выводу основных законов электростатических и электродинамических взаимодействий. — Одесса, т. 9, 1873.
Umov N. A. Ein Theorem über die Wechselwirkung in Endlichen Entfernungen. (Теорема относительно взаимодействий на расстояниях конечных). Zeitschrift für Mathematik und Physik. Bd. 19, 1874, H. 2. § 12.
Умов Н. А.Вопросы познания в области физических наук (недоступная ссылка). Речь произнесена в общем собрании 9 съезда русских естествоиспытателей и врачей 4-го января 1894 г. — М.: 1984.
Umov N. A. Chromatische depolarisation durch Lichtzerstreuung. Physik. Z. Vol. 6, pp. 674—676, 1905.
Храмов Ю. А. Умов Николай Алексеевич // Физики : Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука, 1983. — С. 269. — 400 с. — 200 000 экз.
Грязнов А. Ю. Умов Николай Алексеевич // А. Ю. Андреев, Д. А. Цыганков Императорский Московский университет: 1755—1917 : энциклопедический словарь. — М.: Российская политическая энциклопедия (РОССПЭН), 2010. — С. 738—739. — ISBN 978-5-8243-1429-8.