27 ноября исполняется 310 лет со дня рождения человека, увековеченного в градуснике
Из всевозможных температурных шкал — Цельсия, Кельвина, Фаренгейта, Ранкина, Ньютона, Реомюра – первая, без сомнения, самая «народная». У физиков к ней масса претензий, причем совершенно обоснованных: отсутствие привязки к абсолютному нулю, порождающее отрицательные температуры; нарушения линейности, вызванные специфическим поведением воды – расширением льда при охлаждении, и т.д. Однако все эти недостатки с лихвой компенсируются ее достоинствами – простотой и удобством в «бытовом» интервале температур.
Изначально шкала Цельсия (сам он называл ее стошаговой) была в точности противоположной современной: 0 — в точке кипения воды, 100 — в точке замерзания. Кто впервые поставил шкалу с ног на голову, доподлинно неизвестно: одни историки науки называют имя ботаника Карла Линнея, другие – астронома Мартена Штрёмера. Известно лишь, что случилось это уже после смерти Андерса Цельсия, в 1745 году. И с того момента термометр его имени рекордно быстро завоевал мировую популярность, удерживая ее и по сей день. Цельсий хорошо понимал, что залог международного признания его шкалы — применимость ее в различных географических, а значит, и метеорологических условиях. Вот почему он так упорно пытался установить количественные зависимости между температурами кипения и замерзания воды, с одной стороны, и атмосферным давлением — с другой, по ним он собирался рассчитывать поправки, делающие его шкалу универсальной.
Изобретенная лордом Кельвином термодинамическая шкала сняла трудности, с которыми пытался бороться Цельсий: обе точки, по которым строится новая шкала, выигрышно отличаются своей стабильностью. Вместо точки замерзания воды, зависящей от давления, — так называемая тройная точка, в которой вода равновесно находится во всех трех агрегатных состояниях. Ну а абсолютный ноль вообще непоколебим в силу фундаментальных законов термодинамики.
Потребность в «капризной» точке кипения в шкале Кельвина вообще отпала; кстати, современные измерения показывают, что она на немного — на две с половиной сотых градуса, но завышена. Однако авторитет Цельсия был столь высок, что, выбирая градус своей шкалы, Кельвин не решился отойти от градуса Цельсия. Вот откуда в термодинамической шкале, признанной системой СИ, столь неестественные цифры: 1 кельвин равен 1/273,16 абсолютной температуры тройной точки воды – этим достигается его равенство градусу Цельсия.
Температурная шкала — самое знаменитое, но далеко не единственное детище Андерса Цельсия. Во времена его творчества метеорология считалась разделом астрономии, каковая была основной сферой научной деятельности ученого. Не меньше теплоты в рабочем кабинете его интересовала другая, куда более далекая величина — яркость звезд.
Еще во II веке до нашей эры Гиппарх упорядочил их по блеску: от самых ярких (первая звездная величина) до самых тусклых (шестая звездная величина). Естественно, на глаз. Удивительно, но столь субъективный метод оставался единственным в астрономии на протяжении девятнадцати веков!
Первое инструментальное определение яркости звезд – тоже изобретение Цельсия. С помощью хитроумного устройства из цветных стеклянных пластинок-отражателей ученый провел «инвентаризацию» около 300 светил; его расчеты отклоняются от современных в среднем всего на 0,4 единицы.
В астрономии Цельсий совершил еще одно важное открытие. Изучая в течение 17 лет феномен северного сияния, он впервые заметил, что интенсивность этого чуда природы напрямую связана с колебаниями стрелки компаса, и предположил, что это явление каким-то образом связано с магнетизмом Земли. Конкретный механизм процесса ученый предложить не смог, однако даже его скромная по нынешним меркам гипотеза стала прорывом в геофизике.
Не стоит забывать, что физика планеты в то время была изучена крайне слабо, и это объясняет порой наивные выводы Цельсия. Так, он одним из первых установил, что большая часть Скандинавского полуострова медленно поднимается над уровнем моря (начиная с последнего ледникового периода), и предложил вполне разумное, по меркам тогдашней науки, объяснение — постепенное испарение океана.
А вот другой геофизический трактат, вышедший в 1738 году, — «Наблюдения по определению формы Земли», — стал поистине знаковым для науки. На основании сравнения результатов двух экспедиций — в Лапландию и Эквадор, посвященных измерению градуса земного меридиана у полюсов и на экваторе, Цельсий экспериментально доказал, что земной шар — вовсе и не шар, а эллипсоид.
Именно этими международными экспедициями, получившими большой резонанс, молодой профессор Уппсальского университета заработал себе в глазах власть имущих репутацию пионера мировой астрономии и в 1741 году сумел убедить шведское правительство в необходимости создания национальной обсерватории. Через год капиталовложения в науку себя оправдали – на свет появился термометр, за которым на долгие годы закрепилось название шведский.
Наверное, в Уппсальской обсерватории Цельсий совершил бы еще не одно революционное открытие, но в 1744 году ученого не стало – туберкулез в то время был, увы, неизлечим. Но за несколько лет до этого Андерс Цельсий успел сделать еще одно важное дело: вместе с Карлом Линнеем создал организацию, которую сегодня знает весь мир и мнения которой каждый год вот уже более ста лет с трепетом ждут лучшие ученые, — Шведскую академию наук.
