Андерс Цельсій: як, спостерігаючи за планетами і Північним сяйвом, придумати свою шкалу?

25 квітня 1744, 265 років тому, невеликий шведський університетське містечко Упсала став місцем всесвітньої скорботи. Звістка про те, що помер 42-річний професор астрономії Андерс Цельсій, облетіла людей чи не через лічені миті після того, як молодий, але дуже шанований професор, віддав останній подих. За життя він не був такий знаменитий, як зараз, через два з половиною століття, але його любили не за його температурну шкалу, а за те, що він був одержимий наукою, та до того ж міг найскладніші речі викласти студентам так, наче це була легка дитяча считалочка!

А ким ще бути синові професора, як не професор?

Тим часом, мало хто знає, що Андерс Цельсій був професором астрономії в третьому поколінні! Його дід, Магнус Цельсіус, став професором університету Упсали в досить молодому віці. Тоді, в середині XVII століття, в піку католицьким університетам протестанти шведи (згадаймо вже знайому нам Христину Августу) Називали сові навчальний заклад не інакше, як «академія». Магнус дав своєму синові ім'я Нільс, і, що називається, з дитинства готував його до кар'єри професора астрономії. Не знаю, чи були у юного Нільса іграшки, або вирізані з дерева фігурки древніх вікінгів йому заміняла астролябія, але до моменту смерті батька (це сталося у 1679 році) Цельсій-молодший вже розглядався як ймовірний кандидат на місце викладача на кафедрі астрономії.

До нього дуже тепло ставився замінив Магнуса Цельсія на місці декана Андерс Сколе, сім'ї Цельсієм і Сколе дружили, так що підростаюче покоління обох сімей проводило час у спільних іграх та забавах. До моменту смерті Магнуса Нільса виповнилося всього 19 років, так що опіку над ним взяв Андерс Сколе. І, забігаючи наперед, скажу: після смерті самого Андерса місця на кафедрі «застовпив» саме Нільс. Щоправда, чимало цій обставині сприяв той факт, що Цельсій «дочекався», поки підросте дочка Сколе - Гунілла - щоб одружитися з нею. Різниця між подружжям була 14 років, Гунілла, можна сказати, виросла на очах у Нільса, але кого це коли бентежило ?!

При всьому при цьому народження сина, якого назвали на честь діда по материнській лінії Андерсом, подружжю довелося чекати досить-таки довго. Це трапилося тільки 27 листопада 1701. Але у Цельсія-молодшого, як ви вже самі розумієте, на роду було записано бути професором астрономії та завідувати кафедрою в Упсалі, як обидва діда і батько.

Астролябія замість іграшок

Але першими кроками майбутнього вченого стали астрономічні спостереження. І не тільки за небесними світилами. Тоді перед «Звіздар» ставилися куди більш серйозні проблеми. Наприклад, яка є взаємозв'язок між небесними світилами і кліматом? Стихійними лихами? Припливом і відливом в морях? Зрештою, підвищенням або зниженням врожайності зернових? Розв'язуванням воєн і підписанням світу? Схильністю тієї чи іншої людини до хвороб? Його рання смерть або, навпаки, досягнення віку в 80 років?

І відповіді на всі ці питання повинні були бути отримані навіть не сьогодні, а «ще вчора». І юний Андерс разом з усіма проводив десятки дослідів, намагаючись одне довести, а інше спростувати. На щастя чи на біду, але в перший період астрономічної діяльності Цельсія-молодшого ним керував батько. Але він помер в той рік, коли Андерсу виповнилося всього 23 роки ...

Якщо до цього моменту Цельсій ще замислювався про те, варто чи не варто йти по стопах батька, то після смерті Нільса у його сина практично не залишилося вибору - він дав тверду клятву матері - продовжити традицію двох дідів і батька. До 1730, коли він закінчив академію, Андерс був уже цілком сформованим у поглядах ученим. У нього був свій «коник» - спостереження за північними сяйвами. Він стежив за цим природним явищем, починаючи з 15-річного віку, і до 30-річчя накопичив досить серйозний матеріал. І навіть більше - почав роботу над науковою книгою. Все це посприяло тому, що в 1730 році він став професором астрономії і зайняв «належну» йому кафедру.

Хто шукає, той завжди знайде

Першим ділом Андерс Цельсій заявив, що головна мета його діяльності - організувати в Упсалі справжнісіньку астрономічну обсерваторію, оснащену найсучаснішими телескопами та іншими приладами. На біду в ті часи в Швеції надпотужні телескопи не випускали, а тому Цельсій вирушив у наукове відрядження до Європи, щоб придивитися до найбільших обсерваторіям Старого світу. І по можливості купити все необхідне.

У Нюрнберзі йому запропонували опублікувати свої спостереження, в результаті чого була видрукувана книга «Триста шістнадцять спостережень за полярними сяйвами, виконаних з 1716 по 1732 рр.» До речі, Цельсій був одним з перших, хто звернув особливу увагу на обурення стрілки магнітного компаса в момент спостережень . Але розвинути ідею далі і встановити причинно-наслідковий зв'язок не вдалося ні Андерсу, ні його сучасникам, все це було «розписано по поличках» тільки в ХХ столітті ...

У 1736 Цельсій відправився в експедицію в Лапландію, щоб упевнитися в гіпотезі Моро де Мопертюї про те, що Земля кілька сплюснута з полюсів, або спростувати ідею француза. Треба віддати належне месьє Мопертюї - він відправився в експедицію разом з Цельсієм. І довів правильність своєї гіпотези. А в «променях слави» опинився і Цельсій ...

Втім, для нього було набагато корисніше, що після цієї експедиції влади Упсали остаточно вирішили «розщедритися» на обсерваторію. Вона була відкрита в 1741 році, коли у професора Цельсія лікарі виявили перші ознаки наближення лиха ...

Він не здався! Він ще встиг в наступному, 1742 році, опублікував роботу з описом стоградусной шкали термометра, в якій температура кипіння води при нормальному атмосферному тиску була прийнята за 0 °, а температура танення льоду - за 100 °. А в рік смерті Цельсія цю шкалу перевернули з ніг на голову, прийнявши за 0 ° температуру танення льоду. Цією шкалою ми користуємося дотепер, називаючи її шкалою Цельсія. Втім, вперше вона «дебютувала» трохи пізніше, в 1747 році ...

Від Галілея до Ломоносова

Напевно, у вас виникне питання: а коли з'явилися інші шкали, наприклад Реомюра, Фаренгейта та інші? Про це, мабуть, коротко ...

Першим винайшов прилад термоскоп Галілео Галілей, трапилося це в 1597 році, коли він взяв скляну трубку з припаяними до неї невеликим скляним кулькою, трохи підігрів кульку і відкритий кінець трубки помістив в посудину з водою.

Одними з перших термометр у звичному для нас вигляді винайшли знаменитий Ісаак Ньютон і данський астроном Оле Ремер, на рубежі XVII і XVIII століть. Перший експериментував спочатку з холодним зимовим повітрям і тліючим вугіллям, розбивши різницю температур на 12 частин. Це йому не дуже сподобалося, але він здогадався помістити в тонку трубку лляне масло, яке розширювалося і піднімалося, залежно від температури.

Данцеві і в голову не прийшло використовувати лляне масло, яке недостатньо насичений за кольором. Він узяв міцне червоне вино, а свою шкалу розбив не так на 12 частин, а на всі 60!

Але «прапор Ремер» підхопив німецький склодув і механік Даніель Габріель Фаренгейт, який більшу частину життя прожив в Нідерландах, але не полінувався зустрітися з Ремер особисто. Було це в 1708 році, а в 1714 Фаренгейт запропонував замінити спирт у термометрі на ртуть. За нижню точку холоду Даніель взяв сіль з льодом (близько мінус 17,8 градусів), верхню - температуру тіла коня (37,8 градусів). Різницю температур Фаренгейт не полінувався розбити на 100 рівних частин ...

У 1731 р новий градусник запропонував Фершо де Реомюр, який на основі тих же контрольних точок (замерзання і кипіння води) побудував восьмідесятіградусную шкалу.

Після нього термометр вдосконалили професор Академії наук і мистецтв у Санкт-Петербурзі, виходець із Франції, Ніколя Деліль, і його соратник по Академії медик Йозіас Вайтбрехт. В останнього шкала була розбита на 150 градусів, починаючись на точці кипіння води, а закінчуючись на точці замерзання води. Але ще в тому ж XVIII столітті все з «ніг на голову» поставив наш знаменитий співвітчизник Михайло Ломоносов.

Але це вже інша історія ...