Том Джексон
Взламывая технологии

Натягиватели веревок

Для строительства необходимо уметь точно размечать земельные участки. В Древнем Египте землемеры назывались гарпедонаптами, или натягивателями веревок.

Натягиватели веревок занимались измерением границ строительных площадок. Для этого они натягивали веревку с узлами, завязанными через равные промежутки, и подсчитывали узлы. Чтобы наметить вертикальные линии, они использовали отвес – простой свинцовый груз, прикрепленный к А-образной стойке. Прямые углы участка создавались с помощью треугольника из веревки со сторонами в три, четыре и пять узлов. Эти цифры сейчас известны как пифагорова тройка – треугольник с такими длинами сторон всегда прямоугольный. Умение размечать прямые углы позволило создавать точные планы построек и было чрезвычайно полезно при постройке таких монументальных объектов, как пирамиды.

Стороны в три, четыре и пять узлов (считая угловые узлы) всегда образуют прямоугольный треугольник

Египетские натягиватели веревок за работой в полях долины Нила. Натягиватели веревок назначались самим фараоном, чтобы не было споров по поводу плодородных земель

Зиккурат

Примерно в 2500–500 гг. до н. э. жители Месопотамии строили в своих городах огромные ступенчатые храмы из кирпича.

У зиккуратов не было никакой внутренней структуры – богов Двуречья часто связывали с горами, и зиккураты могли строиться как имитация домов богов в самом центре города. Сегодня известно 25 зиккуратов, но ни один из них не сохранил первоначальную высоту. Почти у половины нет никаких ступеней, ведущих к храму на вершине, у других имеется спиралеобразный пандус. Есть мнение, что прообразом Вавилонской башни были зиккурат и храм Мардука в Вавилоне, а история о висячих садах Семирамиды возникла благодаря практике озеленения сторон и террас зиккуратов деревьями и кустарниками.

Чога-Занбиль в Иране – крупнейший из сохранившихся зиккуратов. В наши дни он имеет 105 м в ширину и 24 м в высоту – возможно, это половина от первоначальной высоты

Пирамиды

Пирамиды Древнего Египта строили в течение тысячи лет, чтобы хоронить тела фараонов. Строительство пирамид прекратилось около 1800 г. до н. э., когда люди поняли, что эти гробницы притягивают расхитителей могил и к тому же никак не защищают останки великих правителей. С тех пор фараонов и их жен начали хоронить в тайных гробницах.

По египетской традиции останки умерших должны оставаться нетленными, поскольку они совершают путешествие в загробный мир. По этой причине прилагались огромные усилия, чтобы создать хорошо защищенные мавзолеи для правителей Египта. Первых египетских фараонов хоронили в мастабах – прямоугольных конструкциях из кирпича или камня с плоской крышей, их длинные шахты спускались вглубь к погребальной камере. Около 2650 г. до н. э. Имхотеп, архитектор фараона Джосера, решил расположить шесть мастаб одну на другую, получив конструкцию в форме ступенчатой пирамиды. В ней было сделано множество переходов и комнат, включая погребальную камеру фараона. Эта самая древняя пирамида до сих пор стоит на западном берегу Нила в Саккаре близ древнего города Мемфиса.

Сейчас в Гизе можно увидеть три большие пирамиды. На фото Великая пирамида (самая большая) находится позади, перед ней стоит пирамида Хефрена (сына Хеопса), а на переднем плане – самая маленькая из трех, пирамида Микерина

Внутри великой пирамиды

Удивительно, но мы до сих пор не обнаружили всего, что можно найти внутри пирамид. Существует строгое правило, по которому раскопки не должны повредить эти исторические памятники, поэтому исследователи сумели добраться только до некоторых камер внутри Великой пирамиды Гизы. Среди них палаты фараона (недалеко от центра пирамиды), его жены (чуть ниже) и большая галерея, соединяющая обе погребальные камеры. Существует также комната, видимо, заброшенная во время строительства, которая расположена ниже уровня земли. Новые технологии, например инфракрасная термография и роботы-сканеры, позволяют изучить внутренние помещения более детально, но идея проникнуть в туннели и погребальные камеры сегодня воспринимается как недопустимый вандализм.

Гладкие грани

Следующий шаг в развитии конструкции пирамиды был сделан во времена правления фараона Снофру (2613–2589 гг. до н. э.), когда ступенчатые стены стали делать гладкими. В Мейдуме была построена ступенчатая пирамида, затем ступени заложили камнем и облицевали известняком. Началась также работа над другой пирамидой, у которой, видимо, изначально планировали сделать гладкие стены. Примерно на середине высоты угол наклона стен пирамиды уменьшается на несколько градусов. За свою необычную форму пирамида получила название Ломаной пирамиды. Считается, что архитекторы решились на изменение угла наклона, чтобы сделать пирамиду более устойчивой. Первая спроектированная и построенная истинная пирамида – Розовая пирамида в Дахшуре, которая, возможно, тоже была возведена при Снофру. Длина ее сторон у основания составляет около 220 м, а высота – 105 м.

Самая большая и самая известная пирамида – Великая пирамида в Гизе. Она была построена Хеопсом, сыном Снофру. Длина каждой ее стороны у основания – 230 м, первоначальная высота – 147 м, хотя сегодня, когда она лишилась облицовки из белого известняка, ее высота составляет всего 139 м. Исследователи подсчитали, что средний каменный блок, использованный при строительстве, весил более двух тонн, а самый крупный – 15 тонн.

Мезоамериканские пирамиды

Пожалуй, помимо египетских пирамид наиболее известны пирамиды Центральной и Южной Америки. Среди них – храм Кукулькана в Чичен-Ице, Мексика (ниже), и пирамиды Солнца и Луны, которые возвышались над древним городом Теотиуаканом (рядом с современным Мехико). Пирамида Солнца – одно из крупнейших сооружений доколумбовой Америки. Когда около 200 г. она была завершена, ее высота составляла 66 м, а ширина основания – 232 м. Пещера под пирамидой ведет к ряду комнат, в которых, по всей видимости, происходили различные ритуалы.

Технология строительства

Существует множество гипотез о том, как именно строились пирамиды. Чтобы строительная площадка была строго горизонтальной, использовались траншеи с водой. Натягиватели веревок обеспечивали идеальный квадрат основания пирамиды, а знания в области астрономии позволили египтянам ориентировать пирамиду по сторонам света.

Огромные каменные блоки для сооружения пирамид привозили на строительную площадку на деревянных санях, причем землю предварительно смачивали, чтобы уменьшить трение. Затем их поднимали по пандусам и укладывали на нужное место.

Египетские строители выламывали камни из карьеров с помощью сухих деревянных клиньев, которые расширялись, когда их пропитывали водой. Затем камню придавали форму с помощью медных инструментов. Однако медь была слишком мягкой, чтобы резать твердый гранит, использованный в некоторых частях пирамиды. Вполне возможно, что каменотесы использовали в качестве абразива песок, обволакивая им свои сверла и пилы. В любом случае, это был длительный и кропотливый труд. По словам греческого историка Геродота (середина V в. до н. э.), на строительстве Великой пирамиды работали 100 000 человек по три месяца в году в течение 20 лет, хотя современные исследователи полагают, что их число было намного меньше.

Считается, что блоки, используемые при строительстве пирамиды, доставлялись на место по земляным пандусам. Однако точная конструкция этих пандусов до сих пор неизвестна. Возможно, они были спиральными и окружали каменную кладку, или это были огромные наклонные плоскости

Арка

Одним из величайших достижений римской технологии было использование арки. Создание арок началось уже в 1800 г. до н. э., но древние египтяне и греки считали их неподходящими для своих построек.

Римляне усовершенствовали арку, используя ее при строительстве мостов, акведуков и крупных зданий, например Колизея. Преимущество арки перед перемычкой (горизонтальной балкой над проемом) в том, что она перераспределяет вес здания над ней на опоры, поэтому конструкция получается значительно более прочной. Блоки, из которых образован свод арки, называются клинчатыми камнями, а центральный из них – замковым камнем. Каждый из них вырезан таким образом, чтобы плотно прилегать к соседним. Пока арка строится, клинчатые камни поддерживают опорой, чаще всего деревянной. Последним устанавливают замковый камень, после чего опору убирают.

После завершения строительства римский Колизей состоял из 240 арок, установленных в три яруса

Орошение

Первые цивилизации в Египте и Месопотамии возникли на берегах рек, из которых брали воду для полива посевов. Поселения, расположенные вдали от легкодоступной воды, были вынуждены придумывать новые способы орошения.

Древние египтяне осуществляли лиманное орошение, используя регулярные разливы Нила, происходившие каждое лето. При этом они старались как можно дольше удерживать паводковые воды в прудах, некоторые из которых занимали площадь до 20 235 тыс. га, чтобы плодородный ил успел осесть. В течение нескольких недель уровень воды в реке падал, и она постепенно уходила, оставляя слой ила. В эту заболоченную почву осенью и зимой земледельцы сеяли зерно. Такая система позволяла ежегодно снимать всего один урожай, и крестьяне полностью зависели от разливов реки.

Разливы рек Тигр и Евфрат в Месопотамии были менее предсказуемыми и более быстрыми. Шумерские инженеры разработали способы удержания паводковых вод и распределения их на полях с помощью системы небольших каналов. Недостатком шумерской системы было накопление солей в почве и, как следствие, утрата ею плодородия.

Основной туннель кяриза был таким большим, что по нему мог пройти человек. Он разделялся на туннели поменьше, по которым вода поступала на поля для орошения посевов

Около 1000 г. до н. э. жители Персии (территория современного Ирана) разработали кяриз – систему водоснабжения, которая до сих пор используется в некоторых засушливых регионах мира. Вода забиралась из подземных горных источников и направлялась вниз с помощью группы пологих туннелей, длина которых могла достигать нескольких километров. Преимущество этого метода заключалось в том, что подземные туннели предотвращали испарение воды. Кроме того, при этом вода течет сама, и нет необходимости ее подкачивать. Туннели кяриза копались вручную. Через равные промежутки делались вертикальные шахты, через которые удалялся вынутый из туннеля грунт и осуществлялась вентиляция.

Шадуф

Шадуф был придуман в Египте и Месопотамии и до сих пор используется во многих странах. Он состоит из шеста, закрепленного на опоре. На длинном конце шеста подвешивается ведро на веревке, на коротком – противовес. Человек тянет веревку, чтобы опустить ведро в реку, и позволяет противовесу поднять ведро с водой.

Трирема

Быстрая и маневренная, трирема была элитным кораблем своей эпохи. Она называлась так потому, что имела три ряда весел. В V в. до н. э. мощь военно-морского флота трирем позволила афинянам доминировать на Эгейском море.

На триреме было по три ряда гребцов, сидящих друг над другом – это как минимум 30 весел длиной по 4,5 м с каждой стороны корабля. При полном комплекте гребцов судно в течение небольшого времени могло развивать скорость до девяти или десяти узлов. Трирема была также оснащена двумя парусами из папируса или льна, которые использовались при движении, но когда корабль шел в бой, их снимали и прятали.

Обнаруженные останки трирем позволяют предположить, что максимальная их длина была около 37 м. Корпус кораблей строился из дуба, для внутреннего убранства использовали древесину сосны, пихты и кипариса. Основным оружием триремы был обшитый бронзой таран, которым она пронзала вражеские суда. Иногда после удара трирема тонула, но обычно вражеское судно таранили для того, чтобы сразу же броситься на абордаж.

Во время дальних переходов триремы поднимали паруса, но в бою гребцы хватались за весла, чтобы быстро разогнать свое судно и протаранить врага

Большая клоака

Большая Клоака (Клоака Ма́ксима) в Риме была крупнейшей канализацией Древнего мира. И сегодня можно увидеть место сброса канализации в реку Тибр. Клоака Максима была построена в VI в. до н. э. и поначалу была открытым стоком городских отходов в реку.

В течение последующих нескольких веков Клоака Максима (лат. «величайшая канализация») была расширена, удлинена и закрыта каменными сводами, что позволило ей принимать увеличивающийся объем городских стоков. Сточные воды из бань, уборных, фонтанов, общественных зданий, а также смытая дождями дорожная грязь, – все это попадало в Клоаку Максима. Большие дренажные отверстия, расположенные по бокам улиц, отправляли избыток воды от акведука в дренажную систему. Жители сбрасывали свои помои в эти отверстия, чтобы вода уносила их прочь. Длина туннеля Клоаки Максима была около 900 м, ширина – 4,5 м, высота – 3,7 м. Во времена императоров (примерно в I в. н. э.) по туннелю можно было проплыть на лодке. Туннель был перекрыт сводчатой крышей, сделанной из массивных прямоугольных известняковых плит. Плиты были уложены на арки, установленные примерно через каждые 4 м.

В отличие от многих древних зданий Рима прочные арки туннеля Клоаки Максима сохранились до сих пор. Нередко по канализации город заливали паводковые воды из реки, но в XX в. римскую канализацию соединили с современной дренажной системой, чтобы предотвратить это явление

Ледник

До изобретения холодильника было нелегко получить прохладный напиток или сохранить скоропортящиеся продукты, особенно в жарких странах. Единственное решение этой задачи – построить ледник.

Ледник – очень древнее изобретение. Есть свидетельства, что одна такая конструкция была построена в Месопотамии еще в 1780 г. до н. э. В Китае были обнаружены остатки ледника, относящегося к 700 г. до н. э., но, скорее всего, такие ледники использовались и гораздо раньше.

Подготовка льда

Наиболее распространенный способ сохранить лед как можно дольше – тепло изоляция. Хранилище льда чаще всего делали в подземной камере, и его драгоценное содержимое упаковывалось в солому и защищалось от дневной жары толстыми стенами. Персы разработали якшаль (перс. «ледяная яма») – сооружение с куполом с подземным хранилищем льда внутри. Стены купола у основания имели толщину как минимум два метра, их делали из кирпича и покрывали смесью песка, глины, яичного белка, извести, козьей шерсти и золы – так обеспечивалась не только теплоизоляция, но и водонепроницаемость. Зимой воду из системы орошения кяриз подавали в каналы и оставляли замерзать на ночь. Лед разрезали на блоки и складывали в якшалях, которые затем плотно закрывались.

Конусовидная форма якшаля помогала сохранить лед холодным: теплый воздух поднимался по куполу и выходил через отверстия наверху. В течение дня внешние стены якшаля были покрыты соломой, чтобы защитить его от жаркого солнца, на ночь солому убирали, чтобы тепло якшаля уходило наружу, в холодный ночной воздух

Щербет

Щербет и сорбет – десерты, сделанные из фруктов со льдом. Оба названия произошли от персидского слова «шар-бат» (по-арабски «шараб»), обозначающего сладкий охлажденный напиток, традиционно сдобренный фруктами или лепестками цветов. Эти напитки были придуманы в Персии не менее 2000 лет назад благодаря широкому распространению свежего льда и завезены в Европу около 1000 лет назад маврами. В Сицилии щербет называется «гранита» – десерт из фруктов со льдом. В Италии, а затем во Франции, такой десерт со льдом превратился в сорбет, а затем появилось мороженое – смесь молочного жира и сахара, изобретенная в 1600-х гг.

Ветроловы

Персы также строили башни, которые назывались «бадгиры» (перс. «ветроловы»). Это своего рода пассивная система кондиционирования, которая работает за счет перенаправления ветра: загоняет воздух в отверстия над крышами зданий и направляет вниз, чтобы охладить расположенные ниже помещения. Один из распространенных типов ветролова вытягивает воздух из здания, чтобы его можно было заменить воздухом, охлажденным подземным кяризом. Ветряная башня открыта на стороне, противоположной господствующим ветрам, это создает перепад давления с одной стороны здания и приводит к тому, что воздух движется вниз по другой стороне вдоль кяриза. Горячий воздух, поступающий с улицы, охлаждается водой, текущей по кяризу, а затем поступает обратно через ветроуловители, охлаждая здание. Более простые конструкции использовались в Египте для охлаждения домов. Были найдены глиняные модели домов с ветроловами, датируемые 1100 г. до н. э.

Ветролов на традиционном персидском здании. Форточки делаются со всех сторон, их можно открывать и закрывать, ловя ветер