Взламывая планету Земля

Ежедневные колебания уровня моря играют важную роль в жизни моряков и людей, живущих на побережье. На то, чтобы разобраться, чем вызвано это явление, ушло не одно столетие.

Беда Достопочтенный был самым видным английским историком в Средневековье.

Вода прибывает и убывает два раза в день — это называется приливами и отливами, и каждые две недели высота волн колеблется от самого высокого уровня (сизигийный прилив) до самого низкого (квадратурный прилив). Это явление связывали с движением и фазами Луны еще в древние времена, а в 725 году английский монах Беда Достопочтенный первым сделал полное описание этих циклов в своей работе «Об исчислении времени». Он отмечал, что прилив происходит каждый день на 4/5 часа позже, чем накануне, как восход и заход Луны. В течение 59 дней Луна поднимается и садится 57 раз, а количество приливов равно 114 (два раза по 57). Он заметил и то, что на высоту приливов также влияют сила и направление ветра.

Беда Достопочтенный жил в королевстве Нортумбрия (северо-восточная часть современной Англии), правители которого на протяжении большей части его истории жили в замке Бамборо, стоящем на страже приливной зоны Северного побережья.

Беда жил и работал в Средневековье — период после распада Римской империи в V веке, сведения о котором весьма скудны. Беда — один из немногих ученых того времени, чьи труды сохранились. До эпохи Возрождения (и подъема науки в Европе), начавшейся в XIV веке, центром мировой научной мысли был Исламский мир. Пока арабские и персидские ученые продолжали изучать связь между приливами и Луной, Аль-Кинди, один из самых влиятельных мыслителей IX века, предложил новую теорию. Он предположил, что ежедневные приливы происходят из-за того, что нагретая Солнцем вода расширяется, а с заходом Солнца остывает и сжимается, из-за чего ее уровень падает. Точно так же Аль-Кинди объяснял и происхождение ветра: горячий воздух расширяется и устремляется в более холодные области.

Сизигийный и квадратурный приливы

Гравитация Луны вызывает на Земле подъем воды на несколько метров выше уровня моря, который следует за обращением Луны. Соответствующий подъем воды образуется и на противоположной стороне планеты. Аналогичным образом на высоту воды влияет и гравитация Солнца. Когда приливообразующие силы Луны и Солнца действуют вдоль одного направления, вода поднимается на наибольшую высоту, такой прилив называют сизигийным. Когда приливообразующие силы Луны и Солнца перпендикулярны друг другу (такое положение называется квадратурой), вода поднимается на наименьшую высоту, это называется квадратурным приливом.

Силы эпохи Просвещения

В 1608 году фламандский математик Симон Стевин опроверг представление о том, что приливы — это погодное явление, и вместо этого предположил, что воду притягивает на берег Луна. Год спустя его предположение было подкреплено открытием законов движения планет Солнечной системы, которое совершил Иоганн Кеплер. По его мнению, Луна — это своего рода магнит. В 1687 году закон всемирного тяготения Исаака Ньютона стал объяснением для многих явлений, в том числе приливов и отливов, а к 1770-м годам Пьер-Симон Лаплас разработал уравнения для расчета времени приливов на конкретном участке побережья, однако вычисления эти были чрезвычайно трудными. Прошел еще век, прежде чем лорд Кельвин создал аналоговый компьютер для предсказания приливов и отливов, которым пользовались вплоть до 1970-х годов.

Симон Стевин

Фламандский математик заинтересовался природой приливов отчасти во время работы над изобретением «сухопутной яхты» — повозки с парусом, движимой силой ветра. Однако самая большая его заслуга в том, что он ввел использование десятичных дробей в Европе, и числа меньше единицы стали записывать в виде десятых долей, сотых и т. д.

Открытие Америки

В 1492 году Колумб пересек океан, но об этом мы поговорим чуть позже. За пять веков до него мрачные воды Северной Атлантики исследовали викинги, которые обосновались в Северной Америке на несколько десятилетий. История могла сложиться совершенно иначе.

Предки коренных американцев пришли из Азии более 14 000 лет назад. Это произошло во время Ледникового периода, когда уровень моря был существенно ниже из-за огромных ледников, покрывавших сушу. На месте современного Берингова пролива был перешеек, соединявший Сибирь с Аляской, — сейчас эту область называют Берингией. Около 11 000 лет назад из-за повышения уровня моря Берингия скрылась под водой, и с тех пор попасть на американский континент было под силу лишь самым опытным мореплавателям.