Андерс Цельсий: как, наблюдая за планетами и Северным сиянием, придумать свою шкалу?

При жизни он не был так знаменит, как сейчас, спустя два с половиной века, но его любили не за его температурную шкалу, а за то, что он был одержим наукой, да к тому же мог самые сложные вещи изложить студентам так, словно это была легкая детская считалочка!

А кем еще быть сыну профессора, как не профессором?

Между тем мало кто знает, что Андерс Цельсий был профессором астрономии в третьем поколении! Его дед, Магнус Цельсиус, стал профессором университета Упсалы в достаточно молодом возрасте. Тогда, в середине XVII века, в пику католическим университетам протестанты шведы (вспомним уже знакомую нам Кристину Августу) называли сове учебное заведение не иначе, как «академия».

Магнус дал своему сыну имя Нильс и, что называется, с младых ногтей готовил его к карьере профессора астрономии. Не знаю, были ли у юного Нильса игрушки, или вырезанные из дерева фигурки древних викингов ему заменяла астролябия, но к моменту смерти отца (это случилось в 1679 году) Цельсий-младший уже рассматривался как вероятный кандидат на место преподавателя на кафедре астрономии.

К нему очень тепло относился заменивший Магнуса Цельсия на месте декана Андерс Сколе, семьи Цельсиев и Сколе дружили, так что подрастающее поколение обеих семей проводило время в совместных играх и забавах. К моменту смерти Магнуса Нильсу исполнилось всего 19 лет, так что опеку над ним взял Андерс Сколе.

И, забегая вперед, скажу: после смерти самого Андерса места на кафедре «застолбил» именно Нильс. Правда, немало этому обстоятельству способствовал тот факт, что Цельсий «дождался», пока подрастет дочь Сколе — Гунилла, чтобы жениться на ней. Разница между супругами была 14 лет, Гунилла, можно сказать, выросла на глазах у Нильса, но кого это когда смущало?!

При всем при этом рождения сына, которого назвали в честь деда по материнской линии Андерсом, супругам пришлось ожидать довольно-таки долго. Это случилось только 27 ноября 1701 года. Но у Цельсия-младшего, как вы уже сами понимаете, на роду было записано быть профессором астрономии и заведовать кафедрой в Упсале, как оба деда и отец.

Астролябия вместо игрушек

Но первыми шагами будущего ученого стали астрономические наблюдения. И не только за небесными светилами. Тогда перед «звездочетами» ставились куда более серьезные проблемы. Например, какая есть взаимосвязь между небесными светилами и климатом? Стихийными бедствиями? Приливом и отливом в морях? В конце концов, повышением или снижением урожайности зерновых? Развязыванием войн и подписанием мира? Предрасположенностью того или иного человека к болезням? Его ранняя смерть или, напротив, достижение возраста в 80 лет?

И ответы на все эти вопросы должны были быть получены даже не сегодня, а «еще вчера». И юный Андерс вместе со всеми проводил десятки опытов, стараясь одно доказать, а другое опровергнуть. К счастью ли на беду, но в первый период астрономической деятельности Цельсия-младшего им руководил отец. Но он скончался в тот год, когда Андерсу исполнилось всего 23 года…

Если до этого момента Цельсий еще задумывался о том, стоит или не стоит идти по стопам отца, то после смерти Нильса у его сына практически не осталось выбора: он дал твердую клятву матери — продолжить традицию двух дедов и отца.

К 1730 году, когда он окончил академию, Андерс был уже вполне сложившимся во взглядах ученым. У него был свой «конек» — наблюдения за северными сияниями. Он следил за этим природным явлением, начиная с 15-летнего возраста, и к 30-летию накопил довольно серьезный материал. И даже больше — начал работу над научной книгой. Все это поспособствовало тому, что в 1730 году он стал профессором астрономии и занял «полагающуюся» ему кафедру.

Кто ищет, тот всегда найдет

Первым делом Андерс Цельсий заявил, что главная цель его деятельности — организовать в Упсале самую настоящую астрономическую обсерваторию, оснащенную современнейшими телескопами и другими приборами. На беду, в те времена в Швеции сверхмощные телескопы не выпускали, а потому Цельсий отправился в научную командировку в Европу, чтобы присмотреться к самым крупным обсерваториям Старого света. И по возможности купить все необходимое.

В Нюрнберге ему предложили опубликовать свои наблюдения, в результате чего была отпечатана книга «Триста шестнадцать наблюдений за полярными сияниями, выполненных с 1716 по 1732 гг.» Кстати, Цельсий был одним из первых, кто обратил особое внимание на возмущение стрелки магнитного компаса в момент наблюдений. Но развить идею дальше и установить причинно-следственную связь не удалось ни Андерсу, ни его современникам, все это было «расписано по полочкам» только в ХХ веке…

В 1736 году Цельсий отправился в экспедицию в Лапландию, чтобы удостовериться в гипотезе Моро де Мопертюи о том, что Земля несколько сплюснута с полюсов, или опровергнуть идею француза. Надо отдать должное месье Мопертюи — он отправился в экспедицию вместе с Цельсием. И доказал правильность своей гипотезы. А в «лучах славы» оказался и Цельсий…

Впрочем, для него было гораздо полезней, что после этой экспедиции власти Упсалы окончательно решили «раскошелиться» на обсерваторию. Она была открыта в 1741 году, когда у профессора Цельсия врачи обнаружили первые признаки надвигающейся беды…

Он не сдался! Он еще успел в следующем 1742 году опубликовать работу с описанием стоградусной шкалы термометра, в которой температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении была принята за 0°, а температура таяния льда — за 100°. А в год смерти Цельсия эту шкалу перевернули с ног на голову, приняв за 0° температуру таяния льда. Этой шкалой мы пользуемся до сих пор, называя ее шкалой Цельсия. Впрочем, впервые она «дебютировала» чуть позже, в 1747 году…

От Галилея до Ломоносова

Наверное, у вас возникнет вопрос: а когда появились другие шкалы, например Реомюра, Фаренгейта и прочие? Об этом, пожалуй, вкратце…

Первым изобрел прибор термоскоп Галилео Галилей, случилось это в 1597 году, когда он взял стеклянную трубку с припаянным к ней небольшим стеклянным шариком, немного подогрел шарик и открытый конец трубки поместил в сосуд с водой.

Одними из первых термометр в привычном для нас виде изобрели знаменитый Исаак Ньютон и датский астроном Оле Рёмер, на рубеже XVII и XVIII веков. Первый экспериментировал сначала с холодным зимним воздухом и тлеющими углями, разбив разницу температур на 12 частей. Это ему не очень понравилось, но он догадался поместить в тонкую трубку льняное масло, которое расширялось и поднималось, в зависимости от температуры.

Датчанину и в голову не пришло использовать льняное масло, которое недостаточно насыщено по цвету. Он взял крепкое красное вино, а свою шкалу разбил не на 12 частей, а на все 60!

Но «знамя Рёмера» подхватил немецкий стеклодув и механик Даниэль Габриэль Фаренгейт, который большую часть жизни прожил в Нидерландах, но не поленился встретиться с Рёмерем лично. Было это в 1708 году, а в 1714 Фаренгейт предложил заменить спирт в термометре на ртуть. За нижнюю точку холода Даниэль взял соль со льдом (около минус 17,8 градусов), верхнюю — температуру тела лошади (37,8 градусов). Разницу температур Фаренгейт не поленился разбить на 100 равных частей…

В 1731 г. новый градусник предложил Фершо де Реомюр, который на основе тех же контрольных точек (замерзания и кипения воды) построил восьмидесятиградусную шкалу.

После него термометр усовершенствовали профессор Академии наук и художеств в Санкт-Петербурге, выходец из Франции, Николя Делиль, и его соратник по Академии медик Йозиас Вайтбрехт. У последнего шкала была разбита на 150 градусов, начинаясь на точке кипения воды, а заканчиваясь на точке замерзания воды. Но еще в том же XVIII веке все с «ног на голову» поставил наш знаменитый соотечественник Михайло Ломоносов.

Но это уже другая история…