Помоги проекту - поделись книгой:
В эпоху Возрождения ученые начали использовать накопленные сведения и собирать новые факты. Изучением погоды занялся типичный представитель эпохи Возрождения — Леон Баттиста Альберти.
Альберти был разносторонним человеком и интересовался всем понемногу — поэзией, архитектурой, математикой, криптографией. Он изобрел прибор для измерения скорости ветра — анемометр, который представляет собой вертушку с лопастями, закрепленными на оси. Анемометр узнает даже современный человек, ведь с момента изобретения в 1450-х годах прибор почти не изменился.
В 1780 году английский метеоролог Джеймс Сикс изобрел U-образный термометр со стальными маркерами, венчающими столбики ртути. Левый маркер опускался с понижением температуры и оставался на месте, указывая наименьшую температуру дня. Правый маркер поднимался, указывая самую высокую температуру того же дня.
Ветер, ударяя в одну из лопастей, приводит в движение всю конструкцию, подставляя воздушному потоку другую лопасть. Вращаясь, это устройство измеряет силу ветра по количеству оборотов в минуту.
Примерно в одно время с появлением изобретения Альберти корейцы сделали свой вклад в измерение погодных явлений. В XV веке, в период расцвета династии Чосон, король приказал установить дождемеры по всей стране, чтобы собирать информацию об осадках, необходимую для развития сельского хозяйства. Только один такой дождемер дожил до наших дней. Это стальной цилиндр глубиной 32 см, который вставлен в прочное каменное основание.
Позднее анемометр был усовершенствован: лопасти стали делать в виде чашек, изгиб которых позволял устройству вращаться равномернее. Эти приборы можно увидеть на метеостанциях при аэродромах и морских портах. Измерители ветра вращаются в горизонтальной плоскости подобно маленьким ветряным мельницам. Эта версия анемометра также способна поворачиваться вслед за ветром, показывая не только его скорость, но и направление.
Чтобы определить вероятность дождя, древнекитайские предсказатели погоды научились измерять уровень влажности воздуха. В качестве гигрометра они использовали куски угля, которые, впитывая влагу из воздуха, становились тяжелее. В середине XV века немецкий ученый Николай Кузанский, современник Альберти, создал гигрометр из слабо натянутых длинных человеческих волос. При увеличении влажности волосы становились длиннее и провисали, а когда влажность снижалась — натягивались. Идея гигрометра из волос иногда приписывается художнику, инженеру и многогранному гению Леонардо да Винчи, поскольку в рукописи «Атлантический кодекс» 1480 года нашли набросок этого прибора.
Путешествие Колумба
Христофор Колумб был первым мореплавателем, который вернулся в Европу с докладом о существовании Нового Света на западном берегу Атлантики. И все это благодаря одной большой ошибке.
В 1493 году Колумб вернулся на Карибские острова, собираясь разбогатеть на торговле рабами. Карибский бассейн — зона самых сильных ураганов в мире, и как-то раз Колумб был вынужден укрыть свой флот от шторма у южного берега острова Гаити. Его рассказ о «морском чудовище» был первым описанием урагана, дошедшим до Европы. Слово «ураган» произошло из языка народа таино, племени, населявшего Карибские острова до открытия Америки Колумбом и полностью истребленного им и другими колонизаторами, основавшими здесь свои поселения.
История Америки началась 12 октября 1492 года, когда флот Колумба причалил к одному из Багамских островов. Период истории американских континентов, предшествующий этому дню, историки называют доколумбовым. Всего через несколько месяцев после того, как вести о Новом Свете достигли Европы, европейские королевства обратили свой взор на запад, а искатели приключений и поселенцы хлынули туда, чтобы занять свою часть территории.
Иронично, но далеко не удивительно, что такое открытие стало следствием серьезного просчета. История Колумба стала основополагающим мифом о возникновении современной Америки, и трудно выяснить реальные факты. Согласно легенде, Колумб, итальянский мореплаватель, хотел найти западный путь в Индию, в первую очередь к Молуккским островам, также известным как острова Пряностей (современная Индонезия). За средствами на экспедицию он обратился к королю Португалии, но королевские мореплаватели сразу отвергли эту идею.
В конце концов, Колумб получил корабли от членов испанской королевской семьи, которые тоже считали его безумцем, однако их привлекла перспектива опередить португальцев в получении прибыли от этого предприятия — каким бы долгим оно не было. О невысоких ожиданиях испанцев говорит то, что они позволили Колумбу стать наместником, доверенным королем любой земли, которую он обнаружит. Матросы Колумба тоже были не в восторге от этой затеи из-за страха упасть с края Земли.
Попытки Колумба заинтересовать Португалию в своем путешествии были осложнены тем, что Бартоломеу Диаш недавно обогнул Африку с юга, открыв восточный маршрут в Азию. Диаш назвал южную оконечность африканского континента мысом Бурь, но позже она была переименована в мыс Доброй Надежды, чтобы повысить привлекательность открытия. В 1497 году Васко да Гама отправился в экспедицию по этому пути и через год пристал к берегам Индии (на этот раз настоящей). Во время другого путешествия в Индию корабли отнесло ветрами на юго-запад, к побережью современной Бразилии — территории, которая вскоре стала португальской колонией.
Через четыре недели следования на запад от Канарских островов (в то время западнее них никто не заплывал) моряки взмолились о возвращении домой. Колумб успокоил их и попросил подождать еще три дня — и на его счастье в последний момент на горизонте показалась земля. Колумб думал, что они прибыли в Индию, в Восточную Азию, и потому в течение последующих 500 лет коренные американцы назывались индейцами.
Эта ошибка была порождена другой, еще большей, из-за которой Колумб и решился на плавание. Он был уверен, что из Испании до Азии можно добраться примерно за пять недель, потому что неверно вычислил размеры Земли и континентов. Работая с греческими и арабскими источниками, он запутался в единицах измерения, и в его расчетах размер земного шара был на 25 % меньше по сравнению с прежними оценками. Кроме того, он думал, что Дальний Восток гораздо ближе к Европе, а расстояние, которое ему нужно пройти, вдвое меньше реального. Вот почему португальские моряки наотрез отказались от его плана, а экипаж лишился присутствия духа после долгих недель, проведенных в море. Они боялись умереть от голода раньше, чем закончится их путешествие, но были спасены, когда обнаружили землю, которую теперь мы называем Америкой.
Кругосветное плавание
Несмотря на неожиданный успех путешествия Колумба, у его покровителя короля Испании по-прежнему не было западного маршрута в Азию. В 1519 году еще один флот отправился на поиски.
В 1494 году, когда уже было очевидно, какие возможности — в том числе торговые — открывает освоение океана, две ведущие морские державы, Испания и Португалия, договорились поделить мир пополам. Они заключили Тордесильясский договор, по которому все земли к западу от линии, проведенной посреди Атлантики, отходили Испании, а к востоку — под контроль Португалии. Побережье Бразилии оказалось восточнее этой линии, что позволило Португалии закрепиться в Америке.
Испанским флотом, отправившимся в Азию, командовал португальский мореплаватель по имени Фернан Магеллан. Он повел пять кораблей через Атлантический океан на юг, прошел вдоль побережья Бразилии и обогнул Южную Америку.
Экспедиция Магеллана была лишь второй попыткой европейцев отправиться на запад от Америки: за несколько лет до этого испанский исследователь пересек Панамский перешеек и достиг западного берега. Магеллан назвал океан «мирным морем», до нас же дошло название «Тихий». Чтобы пересечь самый большой океан на Земле понадобилось более трех месяцев (его площадь равна площади всех океанов вместе взятых). Спустя полтора года флот подошел очень близко к Островам Пряностей и остановился в Себу (город на Филиппинах). Магеллан оказался втянутым в местную войну и погиб в стычке. Завершить кругосветное путешествие и, обогнув Африку, привести флот обратно в Испанию выпало мореплавателю Хуану Себастьяну Элькано. Плавание продлилось чуть менее трех лет. Из 270 членов первоначального состава вернулись только 18 человек.
Южная оконечность Южной Америки называется мыс Горн. Его береговая линия испещрена бухтами, островами и заливами. Магеллан назвал это место Огненной Землей (
Происхождение металлов
В Средневековье изучением камней, минералов и металлов занимались преимущественно маги-алхимики. В 1556 году немецкий врач Георг Павер применил более здравый научный подход.
Главной целью алхимии было раскрыть секрет волшебства, стоящего за тем, что мы сегодня называем химическими реакциями. Типичный алхимик мечтал быстро разбогатеть, научившись превращать свинец в золото или открыв эликсир бессмертия. В конечном счете усилия алхимиков оказались бесплодными, но именно они начали систематизацию полезных веществ, в особенности различных металлов. В 1556 году Георг Павер, врач из шахтерского городка на территории современной Чехии, опубликовал справочник «О горном деле и металлургии». Он взял псевдоним Агрикола, что на латыни значит «крестьянин» (такое же значение имеет его фамилия «Павер» в некоторых землях Германии).
В книге рассказывается, как распознавать руды, где искать месторождения, а также говорится о новейших технологиях добычи и выплавки металлов в XVI веке. Труд Агриколы был не единственным техническим справочником своего времени, но оказался самым полезным, им пользовались и 200 лет спустя.
Подводная лодка
Исследование океанских глубин началось с водолазного колокола. В 1578 году английский математик Уильям Борн выдвинул идею строительства лодки, которая могла бы перемещаться под водой. Задача была не из легких!
По задумке Борна лодка представляла собой судно из водонепроницаемой кожи, натянутой на деревянный каркас; она погружалась в воду за счет храповых механизмов, которые стягивали ее изнутри, уменьшая в объеме. Борн так и не построил свое судно, поэтому создателем первой действующей подводной лодки считается нидерландский изобретатель Корнелиус Дреббель. Подводная лодка Дреббеля — деревянный корпус, обтянутый смазанной жиром кожей — похожа на предложенную Борном. Она передвигалась при помощи весел, проходящих через плотно прилегающие кожаные уключины. В 1620 году Дреббель успешно погрузился в Темзу на глубину 4–5 м. В дальнейшем подводные суда использовались только в военных целях, и лишь в 1960 году были разработаны глубоководные аппараты для океанографических исследований на больших глубинах.
Атмосферное давление
«Природа не терпит пустоты» — это изречение уходит корнями во времена Аристотеля и античности. Но исследования возможности существование вакуума, привели к новому пониманию свойств атмосферы и созданию важнейшего инструмента для предсказания погоды.
Эта история, как и многие научные истории XVII века, связана с именем Галилео Галилея, который уже прославился своими открытиями об устройстве Солнечной системы. В 1630 году, когда он был на пике славы, его попросили объяснить, почему сифонный насос не может поднять воду на холм. В то время принцип действия видели в том, что насос будет втягивать воду через сифон, создавая, по меньшей мере, возможность вакуума. Вода будет заполнять образовавшуюся пустоту, подчиняясь емкому афоризму Аристотеля, и потечет по трубе. Галилей предположил, что даже у силы вакуума есть свой предел. После смерти Галилея его помощник Эванджелиста Торричелли вернулся к этой проблеме и исследовал ее на модели сифона, уменьшенной в 10 раз. Он запаял один конец стеклянной трубки и наполнил ее ртутью, плотность которой в 14 раз больше плотности воды, и поместил открытый конец трубки в чашу с ртутью.
Уровень ртути в трубке всегда падал до 76 см. Оказалось, что у ртутного столба есть своя предельная высота, и она примерно в 14 раз меньше предельной высоты водяного столба в сифоне.
Корнелиус Дреббель зарабатывал на жизнь, развлекая европейских правителей демонстрацией своих изобретений. Кроме подводной лодки, он также представил «перпетуум мобиле», или вечный двигатель. Это была хитроумная конструкция — кольцо из стеклянной трубки, заполненной водой, где с одной стороны было отверстие, а с другой — пузырь воздуха. Дреббель очень зрелищно демонстрировал, как вода постоянно перемещается в трубке. Он объяснял это приливными силами и астрологией, меняя объяснения в зависимости от собравшейся аудитории. Считается, что Шекспир в пьесе «Буря» 1611 года создал персонажа Ариэль, духа, порабощенного волшебником Просперо, вдохновившись «вечным двигателем» Дреббеля. На самом деле это устройство работало за счет естественных изменений температуры и давления воздуха, из-за чего вода перемещалась туда и обратно. Ученые того времени интересовались менее сложными J-образными версиями этого прибора, которые были прообразами термометров.
Это стало для Торричелли достаточным основанием, чтобы перевернуть теорию насосов и вакуума с ног на голову. Он обнаружил, что жидкость поднимается не за счет тяги, создаваемой вакуумом, а потому, что на нее давит вес воздуха. Столб достигал предельной высоты, когда его вес уравновешивался весом воздуха. Это снискало Торричелли славу изобретателя барометра — устройства для измерения атмосферного давления, хотя другие пытались сделать это и до него.
В 1647 году Торричелли умер от тифа, и в следующем году француз Блез Паскаль продолжил его исследования. Он послал своего зятя Флорена Перье в Клермон-Ферран, к подножию Пюи-де-Дом — потухшего вулкана высотой 1460 м. Перье установил один ртутный барометр в городе, где на протяжении всего дня уровень ртути оставался неизменным, а другой такой же прибор взял в горы. Перье педантично замерял уровень ртути по мере своего восхождения и при каждой остановке обнаруживал, что чем выше он поднимался, тем ниже опускался уровень ртутного столба. Как и предполагал Паскаль, атмосферное давление падало с увеличением высоты, поскольку вес воздушного столба уменьшался. Но и на уровне моря давление время от времени колебалось. Падение уровня ртутного столба вскоре связали с периодами переменчивой, дождливой погоды, в то время как высокое давление предвещало погоду тихую и ясную. Однако в то время никто не понимал, почему это происходит.
Метеосводки
Очевидно, что изменения в природе происходят не внезапно. Об их приближении можно догадаться по множеству признаков, за которыми удобнее всего было наблюдать на обширной территории, — тогда прогнозы погоды становились точнее. В 1654 году итальянский герцог и ученый-любитель создал такую систему наблюдения.
Фердинандо II Медичи, великий герцог Тосканский, жил в Палаццо Питти, роскошном здании в самом сердце Флоренции. Флоренция была центром эпохи Возрождения, и Фердинандо, увлеченный алхимик-любитель, общался с великими художниками, инженерами и представителями нового поколения ученых, такими как Галилей. Его завораживали новые изобретения и чудеса техники: гигрометр, измеряющий влажность; анемометр, измеряющий скорость ветра; барометр для измерения атмосферного давления; термоскоп — грубый прототип термометра. Считается, что Фердинандо, вдохновившись работами Галилея, изобрел термометр Галилея, в котором использовались стеклянные колбочки-поплавки, наполненные спиртом под разным давлением. Эти колбочки плавали в цилиндре с водой, то всплывая к поверхности, то опускаясь, так как с изменением температуры воздуха менялась их плотность. Устройство выглядело красиво, но пользоваться им было неудобно.
Хотя создателями системы наблюдения за погодой считаются Медичи, первым метеорологом — человеком, систематически записывающим метеоданные — был Уильям Мерл. Он работал в Оксфорде в начале XIV века и вел ежедневный учет погоды на протяжении 15 лет. Его записи — старейшая информация такого рода, дошедшая до наших дней.
Поделиться книгой: