Взламывая планету Земля

В 1666 году Стено препарировал акулу и с удивлением обнаружил сходство акульих зубов и каменистых образований треугольной формы, так называемых камней-языков. Стено заявил, что камни-языки в действительности были зубами живших в древности акул и что ткань тела акулы с течением времени постепенно замещалась минералами. Другими словами, окаменелости были образцами жизни разных исторических эпох.

Четыре принципа

Первый принцип Стено — принцип суперпозиции: «Во время образования какого-либо слоя под ним находилось другое твердое тело, которое препятствовало дальнейшему опусканию порошкообразного вещества…». Второй — принцип первичной горизонтальности слоев: «Во время образования одного из верхних слоев нижний слой уже приобрел твердую консистенцию…». Следующий — принцип непрерывности слоев по горизонтали: «Во время образования какого-либо слоя он был ограничен сбоку другим твердым телом или же покрывал весь земной шар. Отсюда следует также, что всюду, где заметны обнаженные куски слоев, можно найти их продолжение или открыть другое твердое тело». И наконец, последний — принцип первичных пространственных соотношений: «Во время образования какого-либо слоя лежащее наверху его вещество было целиком жидким и, следовательно, при образовании самого нижнего слоя ни одного из верхних слоев еще не существовало».

Научные интересы Стено были весьма разнообразны. Он исследовал не только процессы напластования горных пород и формирование окаменелостей, но и микроструктуру кристаллов, составляющих основу горных пород.

Температура

Понемногу человечество научилось измерять влажность воздуха, атмосферное давление, скорость и направление ветра. Но есть еще одна важная составляющая погодных измерений — температура. Путь к созданию надежного термометра оказался длинным.

Попыток измерить температуру воздуха было много, но создать точный прибор, который можно было бы изготавливать в больших количествах, было крайне трудно. Такой прибор, независимо от места и времени использования, должен показывать достоверные значения, которые можно было бы сравнить с показаниями такого же прибора в другом месте или в другое время. Для температурной шкалы нужны всего лишь верхняя и нижняя точки с равными делениями между ними — градусами. Сначала температуру пытались измерять с помощью термоскопов, но они оказались бесполезными: несмотря на то, что трубки, наполненные подкрашенным спиртом, работали исправно, показания были противоречивыми. Требовалось усовершенствовать прибор и создать более точную градуировку.

Среди записей Даниеля Фаренгейта от 1736 года можно увидеть сделанный от руки эскиз ртутной лампы.

Проект лежачего больного

В 1702 году датский астроном Оле Рёмер сломал ногу и какое-то время был прикован к постели, и чтобы не терять времени даром, он решил заняться улучшением термометра. Сперва Рёмер нашел стеклянную трубку с постоянным диаметром, в чем убедился, следя за шириной залитой в трубку капли ртути. Потом он припаял трубку к небольшому шарику, служившему резервуаром, и наполнил его спиртом, окрашенным шафраном в желтый цвет. По задумке спирт должен подниматься на высоту, равную ширине резервуара, когда температура поднималась на 10 градусов по шкале.

Термоскоп

При ближайшем рассмотрении видно, что термоскоп не слишком отличался от вечного двигателя Дреббеля начала XVII века. Чтобы отмечать повышение и понижение температуры, использовали свойства расширения и сжатия воздуха, заключенного в стеклянном шаре на верхнем конце трубки. При понижении температуры воздух сжимался, и жидкость (обычно вода) поднималась вверх по трубке. Повышение температуры приводило к расширению воздуха, и уровень воды падал. В термометре же все происходило наоборот. На некоторых термоскопах были указаны градусы, но ни одна градуировка не подходила для создания универсальной шкалы, которую можно было бы воспроизвести на другом устройстве.

Что за метод использовал Рёмер — неизвестно. В те времена изготовители термометров держали разработки в тайне, чтобы только они могли создавать и продавать устройства надлежащего качества. Считается, что он отметил на трубке две точки — точку замерзания и точку кипения воды — и нанес между ними семь делений, добавив еще одно, восьмое, ниже нулевой отметки. Верхней точке он присвоил значение 60, что означало, что вода замерзала при 7,5°Rø. Температура замерзания солевого раствора равнялась 0°Rø. На основе этого термометра Рёмер сделал еще несколько устройств для измерения температуры воздуха, воды и человеческого тела. А в 1708 году к нему в гости пожаловал молодой немецкий приборостроитель.

Шкала Фаренгейта