Том Джексон
Взламывая планету Земля
Откуда берется дождь
Согласно конфуцианскому учению, дождь был даром небес – что понималось буквально. Так было, пока Ван Чун, философ династии Хань, не сформулировал первую верную теорию о круговороте воды.
Важнейшей работой Ван Чуна была книга «Лунь хэн» (или «Критические рассуждения»), вышедшая в 80 году н. э. В книге содержатся размышления на широкий круг тем – от естественных наук до литературы и мифологии. Ван Чун не разделял традиционных представлений о метеорологических явлениях, признавая, что капли дождя падают сверху, но не оттуда, где находятся звезды.
Лун-Ван, или «царь драконов»
Согласно китайской легенде, дожди приносит лун, летающий дракон. Миф о четырех морях рассказывает о том, как китайский народ однажды страдал от великой засухи. Царь драконов, который управляет погодой, сжалился над людьми и послал четырех лунов с обильными ливнями. Так образовались четыре могучих реки: Жемчужная, Желтая, Черная и Длинная река (больше известна как Янцзы), которые и по сей день орошают фермерские хозяйства Китая.
В китайских легендах царь драконов повелевает каждым из четырех «морей»: озером Байкал – на севере; Желтым морем – на востоке; Южно-Китайским морем – на юге; а на западе – озером Кукунор в центральной части Китая.
Облака влаги
Ван Чун сожалел о том, что из-за буквальной трактовки конфуцианского учения попытки предсказывать погоду по большей части основывались на движении небесных тел, таких как Луна, в то время как правда была очевидна. Когда путники поднимались в горные храмы по склонам, окутанным облаками, их одежда становилась мокрой, как во время дождя.
Ван Чун объяснял это тем, что дождь и облака – это по сути своей одно и то же. Облака находятся в небе, поэтому капли дождя падают вниз, однако не с самых небес. Влагу облакам дает «пар лесов», писал он, подразумевая, что вода испаряется с поверхности и, поднимаясь, образует облака. Ван Чун связывал этот процесс с энергией ци и создал первоначальное описание круговорота воды на Земле.
Храм на горе Эмэйшань, одной из четырех священных гор китайских буддистов, расположен выше облаков – а значит, там не бывает дождя.
Карты мира
Клавдий Птолемей был плодовитым автором научных публикаций во II веке н. э., а его работы веками влияли на мировую научную мысль. «География» Птолемея содержала подробные карты известного на тот момент мира и служила первым географическим атласом.
Птолемей был греком по происхождению, но гражданином Римской империи, и жил в Египте, который в те времена был богатой римской провинцией. Его работы, в особенности «География» и «Альмагест» (книга об астрономии), имели большое влияние. Они стали связующим звеном между древнегреческой классической философией и золотым веком ислама, когда, приблизительно в XII веке, центр мировой научной мысли переместился из Александрийской библиотеки в Дом мудрости в Багдаде. Здесь идеи, сформулированные в работах Птолемея, получили развитие и затем, на заре эпохи Возрождения, распространились по Европе.
Известный мир
Оригинальное издание «Географии» вышло приблизительно в 80 году н. э., но было утеряно. Все, что известно об этой книге, дошло до нас в виде копий и переводов с многочисленными искажениями. Ученые собрали 65 карт, которые в то или иное время входили в книгу. Большинство из них – это карты небольших областей, на которых изображены реки, горы и крупные поселения. Птолемей создал их, копируя и объединяя карты предшественников и добавляя новые детали, найденные в других источниках.
«География» Птолемея. Украшенный орнаментом титульный лист латинского перевода XV века.
Близкие к Средиземному морю земли были изображены более подробно, нежели отдаленные страны, такие как Британия, Ирландия и Шри-Ланка, сведения о которых собирали по рассказам немногих отважных путешественников.
Картографические проекции
Карту мира Птолемея отличает новый подход к проекции, который помог ему изобразить сферическую трехмерную Землю на плоскости. Математики быстро доказали, что невозможно отобразить большие участки земной поверхности без каких-либо искажений. Вопрос был в том, где искажать. В проекции Меркатора XVI века экваториальные области сплющены, а северные – включая Европу и Северную Америку – растянуты. Эта карта до сих пор широко используется, создавая ложное представление об истинном размере стран в этих регионах.
На карте мира Птолемея все исследованные земли были спроецированы на четверть окружности земного шара. Птолемей знал размер планеты и приблизительные расстояния до других континентов, и потому догадывался, что три четверти мира еще предстоит открыть. Первые атласы мира, охватывающие весь земной шар, были опубликованы в 1570 году.
Несмотря на сильное искажение у полюсов, проекция «броненосца» дает нам верное представление о размерах населенных земель.
Единая карта мира была обновленной версией карты Эратосфена и Страбона. Птолемей не сам нарисовал ее – ее создание приписывают картографу Агатодемону Александрийскому. В отличие от более ранних карт, мир на ней не был со всех сторон окружен водой. За восточным побережьем Африки лежала terra incognita (неизвестная земля), окружавшая Индийский океан. Восточная граница мира расширилась и простиралась теперь до полуострова Малакка и Сиамского залива.
Широта и долгота
На птолемеевой карте впервые появились линии широты и долготы для точного определения местоположения. Линии долготы охватывали 180 градусов земного шара, поэтому мы видим северо-восточную четверть планеты. Начальный меридиан с нулевой долготой проходил через мифические Блаженные острова недалеко от побережья Африки (вероятно, Канарские). Линии широты, опоясывающие земной шар с востока на запад, рисовали к северу от экватора, который был сдвинут слишком далеко на север. Расчеты были неточными: изображенные на карте земли занимают лишь около 2/3 Северного полушария.
Вавилонская карта мира
Старейший дошедший до нас «образ», или карта мира (imago mundi) – это глиняная табличка из Вавилона, датируемая VI веком до н. э. Путешественнику от нее было бы мало пользы. На ней мы видим Евфрат, на берегах которого находится Вавилон и соседние государства. Вся изображенная на карте область окружена кольцом «соленой воды», то есть океаном.
Приливы и отливы
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.
Викинги под предводительством Лейфа Эрикссона двинулись на запад от Гренландии и обнаружили берег современной Канады.
Прошло еще 10 000 лет, прежде чем отважным путешественникам удалось это сделать. На этот раз они высадились на восточном побережье Северной Америки в 1002 году. Это были норвежцы, часто называемые викингами, чьи предки были родом из Скандинавии, но сами они принадлежали к общине, перебравшейся в 870-е годы в Исландию, а чуть позже в Гренландию.
Навигационные технологии
Норвежские ладьи были прочными судами, обшитыми внакрой (когда доски перекрывают друг друга) и способными противостоять неспокойному морю. Они приводились в движение парусом или веслами, а управление осуществлялось при помощи рулевого весла, установленного на правом борту. Нос и корма почти не различались, корабли были построены так, чтобы одинаково легко двигаться в обоих направлениях, что было особенно удобно при прохождении рек и узких заливов. По легенде исландские норвежцы использовали некие прозрачные кристаллы в качестве «компаса викингов». Этот камень – возможно, чистая форма кальцита – преломлял проходящий через него свет так, что можно было определить местоположение Солнца, даже когда оно было скрыто за облаками. Таким образом, викинги всегда могли скорректировать курс корабля.
Гренландские викинги основали небольшую деревню на острове Ньюфаундленд, но покинули свой новый дом всего лишь через одно поколение.
Отклонение от курса
Несмотря на то, что викинги были опытными мореплавателями, способными совершать длительные плавания, открытие Северной Америки не входило в их планы. Гренландец Лейф Эрикссон, возвращаясь из Норвегии, сбился с курса и обнаружил неизведанную землю, где росли дикая пшеница и виноград. Он дал ей название Винланд («плодородная земля») и вскоре вернулся со снаряженным отрядом викингов, чтобы продолжить ее исследование. Они обнаружили замерзшую тундру (вероятно, Баффинову Землю) и дремучие леса (полуостров Лабрадор), а после вернулись в Винланд и основали поселение. В 1960-е годы археологи обнаружили следы первых европейских поселенцев близ местечка Л’Анс-о-Медоуз на северной оконечности острова Ньюфаундленд. Деревня викингов, Лейфсбудир, долго не просуществовала из-за стычек с аборигенами, которых в норвежских летописях называли скрелингами, что значит «люди, одетые в шкуры».
Предположение о существовании Америки
Персидский географ Аль Бируни догадался о существовании Америки в 1037 году, не подозревая, что викинги уже высадились на ее берегах. Высчитав размер Земли, он обнаружил, что известная часть суши сосредоточена на одной стороне земного шара. Он предположил, что для равновесия на другой стороне земного шара тоже должны быть какие-нибудь земли.
Эрик Рыжий
Как можно догадаться по его имени, Лейф Эрикссон был сыном Эрика – викинга Эрика Рыжего, путешественника, которого считают первым европейцем, обосновавшимся в Гренландии. Исландские саги повествуют о том, что Гренландию находили и до Эрика, но именно ему удалось основать там поселение в 985 году. Он назвал ее «Зеленой землей» (Greenland), чтобы привлечь колонистов, хотя в те времена на острове действительно было не так холодно, как сейчас. Примерно 2500 норвежцев жили на юго-западном побережье Гренландии в течение пяти веков, но были вынуждены покинуть свои дома в конце XV века, когда климат начал становиться холоднее.
Магматические породы
Персидский ученый Авиценна известен как врач и философ. Тем не менее в «Книге исцеления» он размышляет и о науках о Земле, а также о появлении новых горных пород.
«Книга исцеления» была опубликована в 1027 году. Несмотря на название, в ней содержится мало сведений о медицинских процедурах. Авиценна (настоящее имя Ибн Сина) предположил, что камни формировались при контакте с жидкостью. Это объясняет образование окаменелостей из некогда существовавших форм жизни. Также Авиценна задавался вопросом происхождения гор: появились ли они внезапно в результате землетрясений или формировались постепенно в течение долгого времени. В Европе в ту эпоху такие размышления считались ересью.
Согласно теории Авиценны, лава содержит образующую камни жидкость, которая называется succus lapidificatus.
